rozwiązania termiczne do magazynowania ciepła z przemianą fazową
Wraz z ciągłym doskonaleniem integracji urządzeń elektronicznych, urządzenia elektroniczne stają się coraz mniejsze, ale moc objętościowa lub gęstość mocy powierzchniowej stopniowo wzrasta, co powoduje gwałtowny wzrost gęstości strumienia ciepła urządzeń. Sprzęt elektroniczny o dużym przepływie ciepła stawia wyższe wymagania dotyczące chłodzenia termicznego, dlatego zarządzanie termiczne urządzeń elektronicznych stało się gorącym punktem badawczym w kraju i za granicą. Należy zauważyć, że w niektórych szczególnych przypadkach zarządzanie termiczne urządzeń elektronicznych jest narażone na ekstremalnie wysokie obciążenie termiczne, a urządzenia znajdują się w krótkotrwałym przerywanym stanie roboczym.
Aby sprostać temu specjalnemu zapotrzebowaniu, powstała technologia zarządzania termicznego elektronicznych urządzeń do magazynowania ciepła z przemianą fazową. Technologia magazynowania ciepła z przemianą fazową wykorzystuje właściwości materiałów zmiennofazowych (PCM) pochłaniających / uwalniających energię o dużej gęstości w procesie przemiany fazy ciało stałe-ciecz w celu magazynowania / uwalniania energii cieplnej, aby buforować szok termiczny wysokiego obciążenia termicznego urządzeń elektronicznych, tak aby zapewnić bezpieczną i stabilną pracę urządzeń elektronicznych. Zastosowanie technologii magazynowania ciepła z przemianą fazową w zarządzaniu termicznym urządzeń elektronicznych obejmuje głównie radiator PCM, rurę cieplną do magazynowania ciepła i obwód płynu do przechowywania ciepła.
Radiator PCM ma na celu obniżenie poziomu temperatury radiatora poprzez wykorzystanie stałej charakterystyki temperaturowej materiałów o przemianie fazowej w procesie zmiany fazy. Aby zwiększyć przewodność cieplną PCM, w radiatorze skonfigurowano metalową ramę, a wysoka przewodność cieplna metalu służy do przyspieszenia szybkości wymiany ciepła PCM. Jak pokazano na rysunku 1, istnieje radiator z pojedynczą wnęką, wielownękowy radiator z równoległymi żeberkami, wielownękowy radiator z żeberkami poprzecznymi i radiator o strukturze plastra miodu. Wnęka radiatora jest wypełniona PCM. Należy zauważyć, że radiator o strukturze plastra miodu wykazuje doskonałe właściwości wymiany ciepła i jest optymalnym schematem zarządzania temperaturą urządzeń elektronicznych.
Rura cieplna ma wysoką przewodność cieplną i zdolność przenoszenia ciepła. Aby poradzić sobie ze skutkami ekstremalnego obciążenia termicznego, zaproponowano rurkę cieplną do magazynowania ciepła, która łączy w sobie wysoką przewodność cieplną rurki cieplnej z wysoką zdolnością magazynowania energii PCM. Ponadto rura cieplna może również zwiększyć szybkość wymiany ciepła PCM. Rysunek 2 przedstawia moduł radiatora z rurką cieplną do magazynowania ciepła z przemianą fazową. Zasada działania kompozytowego radiatora polega na tym, że ciepło wytwarzane przez źródło ciepła jest przekazywane do zimnej płyty, a rura cieplna pochłania ciepło z zimnej płyty i skutecznie przenosi ciepło do obszaru magazynowania ciepła PCM.
W obwodzie dwufazowym dodaje się pompę obiegową, a parownik jest połączony rurociągiem z akumulatorem ciepła kondensacji, tworząc dwufazowy układ magazynowania ciepła, który może skutecznie poprawić wydajność chłodzenia urządzeń elektronicznych. Rysunek 3 przedstawia strukturę układu dwufazowego magazynu ciepła. W tym układzie zimny płyn pochłania ciepło źródła ciepła urządzenia elektronicznego, oddaje 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 powierzchni wymiany ciepła po stronie PCM.
