Применение фазового хранения тепла в управлении температурой электронных устройств
С постоянным улучшением интеграции электронных устройств электронные устройства становятся все меньше и меньше, но объемная мощность или плотность мощности площади постепенно увеличивается, что приводит к резкому увеличению плотности теплового потока устройств. Электронное оборудование с высоким тепловым потоком выдвигает более высокие требования к рассеиванию тепла, поэтому управление температурой электронных устройств стало исследовательской точкой в стране и за рубежом. Следует отметить, что в некоторых особых случаях управление температурой электронных устройств сталкивается с чрезвычайно высокой тепловой нагрузкой, и устройства находятся в кратковременном прерывистом рабочем состоянии.
Чтобы удовлетворить этот особый спрос, появилась технология управления тепловыми режимами электронных накопителей тепла с фазовым переходом. Технология хранения тепла с фазовым переходом использует характеристики материалов с фазовым переходом (ПКМ), поглощающих/высвобождающих энергию высокой плотности в процессе твердо-жидкого изменения фазы для хранения/высвобождения тепловой энергии, с целью буферизации теплового удара при высокой тепловой нагрузке электронных устройств, с тем чтобы обеспечить безопасную и стабильную работу электронных устройств. Применение технологии хранения тепла с фазовым переходом в управлении тепловыми режимами электронных устройств в основном включает в себя теплоотвод PCM, теплоаккумулирующие тепловые трубки и контур теплоаккумулирующей жидкости.
Теплоотвод PCM предназначен для снижения температурного уровня теплоотвода за счет использования постоянных температурных характеристик материалов с фазовым переходом в процессе фазового перехода. С целью повышения теплопроводности ПКМ в радиаторе конфигурируется металлический каркас, а высокая теплопроводность металла используется для ускорения скорости теплопередачи ПКМ. Как показано на рисунке 1, существуют однополостной радиатор, многополостной параллельный ребристый радиатор, многополостной поперечный ребристый радиатор и теплоотвод сотовой структуры. Полость радиатора заполнена ПКМ. Следует отметить, что сотовый теплоотвод демонстрирует превосходные показатели теплопередачи и является оптимальной схемой терморегулирования электронных устройств.
Тепловая трубка обладает высокой теплопроводностью и теплопередающей способностью. Для того чтобы справиться с воздействием экстремальной тепловой нагрузки, предлагается теплоаккумулирующая тепловая трубка, которая сочетает в себе высокую теплопроводность тепловой трубки с высокой емкостью аккумулирования энергии PCM. Кроме того, тепловая трубка также может повысить скорость теплопередачи PCM. На рисунке 2 показан модуль теплоотвода с фазовым переходом. Принцип работы композитного теплоотвода заключается в том, что тепло, генерируемое источником тепла, передается на холодную пластину, а тепловая трубка поглощает тепло от холодной пластины и эффективно передает тепло в зону аккумулирования тепла PCM.
В двухфазном контуре добавляется циркуляционный насос, а испаритель соединяется с конденсационным тепловым аккумулятором через трубопровод с образованием двухфазной системы хранения тепла, которая может эффективно повысить эффективность охлаждения электронных устройств. На фиг.3 показана структура двухфазной контурной системы аккумулирования тепла. В этой системе холодная жидкость поглощает тепло источника тепла электронного устройства, выделяет тепло через область PCM под действием циркулирующего насоса, снова становится холодной жидкостью, снова поглощает тепло через источник тепла и работает по кругу. Следует отметить, что в этом устройстве производительность теплопередачи PCM может быть эффективно улучшена за счет увеличения площади теплопередачи на стороне PCM.
