Gestión térmica del almacenamiento de calor por cambio de fase de dispositivos electrónicos.
Con la mejora continua de la integración de dispositivos electrónicos, los dispositivos electrónicos son cada vez más pequeños, pero la potencia del volumen o la densidad de potencia del área aumenta gradualmente, lo que resulta en un fuerte aumento en la densidad del flujo de calor de los dispositivos. Los equipos electrónicos de alto flujo de calor plantean requisitos más altos para la disipación de calor, por lo que la gestión térmica de los dispositivos electrónicos se ha convertido en un punto de investigación en el país y en el extranjero. Cabe señalar que, en algunas ocasiones especiales, la gestión térmica de los dispositivos electrónicos se enfrenta a una carga térmica extremadamente alta y los dispositivos se encuentran en un estado de funcionamiento intermitente durante breves periodos de tiempo.
Para satisfacer esta demanda especial, surgió la tecnología de gestión térmica de los dispositivos electrónicos de almacenamiento de calor con cambio de fase. La tecnología de almacenamiento de calor de cambio de fase utiliza las características de los materiales de cambio de fase (PCM) que absorben/liberan energía de alta densidad en el proceso de cambio de fase sólido-líquido para almacenar/liberar energía térmica, a fin de amortiguar el choque térmico de la alta carga térmica de Dispositivos electrónicos, para garantizar el funcionamiento seguro y estable de los dispositivos electrónicos. La aplicación de la tecnología de almacenamiento de calor por cambio de fase en la gestión térmica de dispositivos electrónicos incluye principalmente el disipador de calor PCM, el tubo de calor para almacenamiento de calor y el circuito de fluido de almacenamiento de calor.
El disipador de calor PCM sirve para reducir el nivel de temperatura del disipador de calor mediante el uso de las características de temperatura constante de los materiales de cambio de fase en el proceso de cambio de fase. Para mejorar la conductividad térmica del PCM, se configura una estructura metálica en el disipador de calor y se utiliza la alta conductividad térmica del metal para acelerar la tasa de transferencia de calor del PCM. Como se muestra en la Figura 1, hay un disipador de calor de una sola cavidad, un disipador de calor de múltiples cavidades con aletas paralelas, un disipador de calor de múltiples cavidades con aletas cruzadas y un disipador de calor con estructura de panal. La cavidad del disipador de calor está llena de PCM. Cabe señalar que el disipador de calor en forma de panal muestra un rendimiento superior de transferencia de calor y es un esquema óptimo para la gestión térmica de dispositivos electrónicos.
El tubo de calor tiene una alta conductividad térmica y capacidad de transferencia de calor. Para hacer frente al impacto de la carga térmica extrema, se propone un tubo de calor de almacenamiento de calor, que combina la alta conductividad térmica del tubo de calor con la alta capacidad de almacenamiento de energía del PCM. Además, el tubo de calor también puede mejorar la tasa de transferencia de calor del PCM. La Figura 2 muestra el módulo disipador de calor del tubo de calor de almacenamiento de calor con cambio de fase. El principio de funcionamiento del disipador de calor compuesto es que el calor generado por la fuente de calor se transfiere a la placa fría y el tubo de calor absorbe el calor de la placa fría y transfiere el calor de manera eficiente al área de almacenamiento de calor del PCM.
En el circuito de dos fases, se agrega la bomba de circulación y el evaporador se acopla con el acumulador de calor de condensación a través de la tubería para formar un sistema de circuito de dos fases de almacenamiento de calor, que puede mejorar efectivamente la eficiencia de enfriamiento de los dispositivos electrónicos. La Figura 3 muestra la estructura del sistema de circuito bifásico de almacenamiento de calor. En este sistema, el fluido frío absorbe el calor de la fuente de calor del dispositivo electrónico, libera calor a través del área del PCM bajo la acción de la bomba de circulación, vuelve a ser fluido frío, absorbe calor a través de la fuente de calor nuevamente y funciona circularmente. Cabe señalar que en este dispositivo, el rendimiento de transferencia de calor del PCM se puede mejorar de manera efectiva aumentando el área de transferencia de calor en el lado del PCM.
