faasimuutoslämpöä varastoivia lämpöratkaisuja
Elektroniikkalaitteiden integroinnin jatkuvan parantamisen myötä elektroniset laitteet pienenevät ja pienenevät, mutta volyymiteho tai pinta-alan tehotiheys kasvaa asteittain, mikä johtaa laitteiden lämpövuon jyrkkään kasvuun. Korkean lämpövirtauksen elektroniset laitteet asettavat korkeampia vaatimuksia lämpöjäähdytykselle, joten elektronisten laitteiden lämmönhallinnasta on tullut tutkimuskeskus kotimaassa ja ulkomailla. On syytä huomauttaa, että joissain erikoistilanteissa elektronisten laitteiden lämmönhallintaan kohdistuu erittäin suuri lämpökuormitus ja laitteet ovat lyhytaikaisessa jaksottaisessa toimintatilassa.
Vastatakseen tähän erityistarpeeseen otettiin käyttöön vaihemuutoslämmönvaraavien elektronisten laitteiden lämmönhallintatekniikka. Vaiheenmuutoslämmön varastointitekniikka käyttää faasimuutosmateriaalien (PCM) ominaisuuksia, jotka absorboivat/vapauttavat suuritiheyksistä energiaa kiinteän ja nestemäisen faasin muutoksessa varastoimaan/vapauttamaan lämpöenergiaa, jotta voidaan puskuroida korkean lämpökuorman aiheuttama lämpöshokki. elektroniset laitteet, jotta varmistetaan elektronisten laitteiden turvallinen ja vakaa toiminta. Vaihemuutoslämmönvarastointiteknologian soveltaminen elektronisten laitteiden lämmönhallinnassa sisältää pääasiassa PCM-jäähdytyselementin, lämmönvaraajan lämpöputken ja lämmönvaraajan nestepiirin.
PCM-jäähdytyselementin tarkoituksena on alentaa jäähdytyselementin lämpötilatasoa käyttämällä faasimuutosmateriaalien vakiolämpötilaominaisuuksia faasimuutoksessa. PCM:n lämmönjohtavuuden parantamiseksi jäähdytyselementtiin konfiguroidaan metallirunko, ja metallin korkeaa lämmönjohtavuutta käytetään nopeuttamaan PCM:n lämmönsiirtonopeutta. Kuten kuvasta 1 näkyy, on yksionteloinen jäähdytyselementti, monionteloinen rinnakkainen jäähdytyselementti, monionteloinen ristiripajäähdytyselementti ja hunajakennorakenteinen jäähdytyselementti. Jäähdytyslevyn ontelo on täytetty PCM:llä. On syytä huomauttaa, että hunajakennojäähdytyselementillä on erinomainen lämmönsiirtokyky ja se on optimaalinen järjestelmä elektronisten laitteiden lämmönhallintaan.
Lämpöputkella on korkea lämmönjohtavuus ja lämmönsiirtokyky. Äärimmäisen lämpökuormituksen vaikutuksen käsittelemiseksi ehdotetaan lämpöä varastoivaa lämpöputkea, jossa yhdistyvät lämpöputken korkea lämmönjohtavuus PCM:n korkeaan energian varastointikapasiteettiin. Lisäksi lämpöputki voi myös parantaa PCM:n lämmönsiirtonopeutta. Kuvassa 2 on vaihemuutoslämmön varastointilämpöputken jäähdytyselementtimoduuli. Komposiittijäähdytyslevyn toimintaperiaate on, että lämmönlähteen tuottama lämpö siirtyy kylmälevylle ja lämpöputki imee lämpöä kylmälevyltä ja siirtää lämmön tehokkaasti PCM-lämmönvarastoalueelle.
Kaksivaiheiseen piiriin lisätään kiertovesipumppu ja höyrystin on kytketty kondensaatiolämmön varaajaan putkilinjan kautta, jolloin muodostuu kaksivaiheinen lämpövarastojärjestelmä, joka voi tehokkaasti parantaa elektronisten laitteiden jäähdytystehokkuutta. Kuvassa 3 on esitetty lämpövaraajan kaksivaiheisen piirijärjestelmän rakenne. Tässä järjestelmässä kylmä neste imee itseensä elektronisen laitteen lämmönlähteen lämmön, vapauttaa lämpöä PCM-alueen läpi kiertopumpun vaikutuksesta, muuttuu jälleen kylmäksi nesteeksi, imee taas lämpöä lämmönlähteen läpi ja toimii kiertokulkuisesti. On huomattava, että tässä laitteessa PCM:n lämmönsiirtokykyä voidaan tehokkaasti parantaa lisäämällä lämmönsiirtoaluetta PCM-puolella.
