soluzioni termiche di accumulo di calore a cambiamento di fase
Con il continuo miglioramento dell'integrazione dei dispositivi elettronici, i dispositivi elettronici stanno diventando sempre più piccoli, ma la potenza del volume o la densità di potenza dell'area aumenta gradualmente, determinando un forte aumento della densità del flusso di calore dei dispositivi. Le apparecchiature elettroniche ad alto flusso di calore pongono requisiti più elevati per il raffreddamento termico, quindi la gestione termica dei dispositivi elettronici è diventata un punto di riferimento per la ricerca in patria e all'estero. Va sottolineato che in alcune occasioni speciali, la gestione termica dei dispositivi elettronici deve far fronte a un carico termico estremamente elevato e i dispositivi si trovano in uno stato di funzionamento intermittente di breve durata.
Per soddisfare questa richiesta speciale, è nata la tecnologia di gestione termica dei dispositivi elettronici di accumulo di calore a cambiamento di fase. La tecnologia di accumulo di calore a cambiamento di fase utilizza le caratteristiche dei materiali a cambiamento di fase (PCM) che assorbono/rilasciano energia ad alta densità nel processo di cambiamento di fase solido-liquido per immagazzinare/rilasciare energia termica, in modo da tamponare lo shock termico dell'elevato carico termico di dispositivi elettronici, in modo da garantire il funzionamento sicuro e stabile dei dispositivi elettronici. L'applicazione della tecnologia di accumulo di calore a cambiamento di fase nella gestione termica dei dispositivi elettronici comprende principalmente il dissipatore di calore PCM, il tubo di calore di accumulo di calore e il circuito del fluido di accumulo di calore.
Il dissipatore di calore PCM serve a ridurre il livello di temperatura del dissipatore di calore utilizzando le caratteristiche di temperatura costante dei materiali a cambiamento di fase nel processo di cambiamento di fase. Al fine di migliorare la conducibilità termica del PCM, nel dissipatore di calore è configurata una struttura metallica e l'elevata conducibilità termica del metallo viene utilizzata per accelerare la velocità di trasferimento del calore del PCM. Come mostrato nella Figura 1, ci sono dissipatore di calore a cavità singola, dissipatore di calore ad alette parallele multi cavità, dissipatore di calore ad alette incrociate multi cavità e dissipatore di calore con struttura a nido d'ape. La cavità del dissipatore di calore è riempita con PCM. Va sottolineato che il dissipatore di calore a nido d'ape mostra prestazioni di trasferimento del calore superiori ed è uno schema ottimale per la gestione termica dei dispositivi elettronici.
Il tubo di calore ha un'elevata conducibilità termica e capacità di trasferimento del calore. Per far fronte all'impatto del carico termico estremo, viene proposto un tubo di calore ad accumulo di calore, che combina l'elevata conduttività termica del tubo di calore con l'elevata capacità di accumulo di energia del PCM. Inoltre, il tubo di calore può anche migliorare la velocità di trasferimento del calore del PCM. La Figura 2 mostra il modulo dissipatore di calore a tubi di calore ad accumulo di calore a cambiamento di fase. Il principio di funzionamento del dissipatore di calore composito è che il calore generato dalla fonte di calore viene trasferito alla piastra fredda e il tubo di calore assorbe il calore dalla piastra fredda e trasferisce il calore in modo efficiente all'area di accumulo del calore PCM.
Nel circuito bifase viene aggiunta la pompa di circolazione e l'evaporatore è accoppiato con l'accumulatore di calore di condensazione attraverso la tubazione per formare un sistema di circuito bifase di accumulo di calore, che può migliorare efficacemente l'efficienza di raffreddamento dei dispositivi elettronici. La figura 3 mostra la struttura del sistema di circuito bifase di accumulo di calore. In questo sistema, il fluido freddo assorbe il calore della fonte di calore del dispositivo elettronico, rilascia calore attraverso l'area del PCM sotto l'azione della pompa di circolazione, diventa nuovamente il fluido freddo, assorbe nuovamente il calore attraverso la fonte di calore e lavora in modo circolare. Va notato che in questo dispositivo, le prestazioni di trasferimento del calore del PCM possono essere efficacemente migliorate aumentando l'area di trasferimento del calore sul lato del PCM.
