Zastosowanie magazynowania ciepła z przesiąkiem fazowym w zarządzaniu cieplnym urządzeń elektronicznych
Wraz z ciągłym doskonaleniem integracji urządzeń elektronicznych urządzenia elektroniczne stają się coraz mniejsze, ale moc objętościowa lub gęstość mocy obszaru wzrasta stopniowo, co powoduje gwałtowny wzrost gęstości strumienia ciepła urządzeń. Sprzęt elektroniczny o wysokim przepływie ciepła stawia wyższe wymagania dotyczące rozpraszania ciepła, więc zarządzanie termiczne urządzeń elektronicznych stało się punktem zapalnym badań w kraju i za granicą. Należy podkreślić, że w niektórych szczególnych przypadkach zarządzanie termiczne urządzeń elektronicznych ma do czynienia z wyjątkowo wysokim obciążeniem termicznym, a urządzenia są w krótkotrwałym przerywanym stanie roboczym.
Aby sprostać temu szczególnemu zapotrzebowaniu, powstała technologia zarządzania termicznego elektronicznymi urządzeniami do magazynowania ciepła ze zmianą fazy. Technologia magazynowania ciepła ze zmianą fazy wykorzystuje charakterystykę materiałów zmiennofazowych (PCM) pochłaniających / uwalniających energię o wysokiej gęstości w procesie zmiany fazy stałej-ciekłej w celu magazynowania / uwalniania energii cieplnej, tak aby buforować szok termiczny dużego obciążenia cieplnego urządzeń elektronicznych, tak aby zapewnić bezpieczną i stabilną pracę urządzeń elektronicznych. Zastosowanie technologii magazynowania ciepła ze zmienną fazą w zarządzaniu termicznym urządzeniami elektronicznymi obejmuje głównie radiator PCM, rurkę cieplną magazynującą ciepło i obieg płynu do magazynowania ciepła.
Radiator PCM ma na celu obniżenie poziomu temperatury radiatora poprzez zastosowanie stałej charakterystyki temperaturowej materiałów zmiennofazowych w procesie zmiany fazy. Aby zwiększyć przewodność cieplną PCM, w radiatorze skonfigurowano metalową ramę, a wysoka przewodność cieplna metalu jest wykorzystywana do przyspieszenia szybkości wymiany ciepła PCM. Jak pokazano na rysunku 1, istnieje pojedynczy radiator wnękowy, wielownękowy równoległy radiator żebrowy, wielownękowy radiator z płetwą krzyżową i radiator o strukturze plastra miodu. Wnęka radiatora jest wypełniona PCM. Należy podkreślić, że radiator o strukturze plastra miodu wykazuje doskonałą wydajność wymiany ciepła i jest optymalnym schematem zarządzania termicznego urządzeniami elektronicznymi.
Rurka cieplna ma wysoką przewodność cieplną i zdolność wymiany ciepła. Aby poradzić sobie z wpływem ekstremalnego obciążenia cieplnego, proponuje się rurkę cieplną do magazynowania ciepła, która łączy wysoką przewodność cieplną rurki cieplnej z wysoką pojemnością magazynowania energii PCM. Co więcej, rurka cieplna może również zwiększyć szybkość wymiany ciepła PCM. Rysunek 2 przedstawia moduł radiatora z rurką cieplną z różnicą fazy. Zasada działania kompozytowego radiatora polega na tym, że ciepło wytwarzane przez źródło ciepła jest przekazywane do zimnej płyty, a rurka cieplna pochłania ciepło z zimnej płyty i skutecznie przenosi ciepło do obszaru magazynowania ciepła PCM.
W obwodzie dwufazowym dodawana jest pompa obiegowa, a parownik jest sprzężony z akumulatorem ciepła kondensacji przez rurociąg, tworząc dwufazowy system magazynowania ciepła, który może skutecznie poprawić wydajność chłodzenia urządzeń elektronicznych. Rysunek 3 przedstawia strukturę dwufazowego układu obiegowego magazynowania ciepła. W tym systemie zimny płyn pochłania ciepło źródła ciepła urządzenia elektronicznego, uwalnia ciepło przez obszar PCM pod działaniem pompy obiegowej, ponownie staje się zimnym płynem, ponownie pochłania ciepło przez źródło ciepła i działa okrężnie. Należy zauważyć, że w tym urządzeniu wydajność wymiany ciepła PCM można skutecznie zwiększyć poprzez zwiększenie obszaru wymiany ciepła po stronie PCM.
