Anwendung von Phasenwechsel-Wärmespeichern im Thermomanagement von elektronischen Geräten
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Integration von elektronischen Geräten werden elektronische Geräte immer kleiner, aber die Volumenleistung oder Flächenleistungsdichte steigt allmählich an, was zu einer starken Erhöhung der Wärmeflussdichte von Geräten führt. Elektronische Geräte mit hohem Wärmefluss stellen höhere Anforderungen an die Wärmeableitung, so dass das Thermomanagement elektronischer Geräte zu einem Forschungs-Hotspot im In- und Ausland geworden ist. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass in einigen besonderen Fällen das Wärmemanagement von elektronischen Geräten einer extrem hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist und sich die Geräte in einem kurzzeitigen intermittierenden Betriebszustand befinden.
Um diesem besonderen Anspruch gerecht zu werden, wurde die Thermomanagement-Technologie von elektronischen Geräten für Phasenwechselwärmespeicher entwickelt. Die Phasenwechsel-Wärmespeichertechnologie nutzt die Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM), die hochdichte Energie im Prozess des Fest-Flüssig-Phasenwechsels absorbieren / freisetzen, um Wärmeenergie zu speichern / freizusetzen, um den thermischen Schock einer hohen thermischen Belastung elektronischer Geräte zu puffern, um den sicheren und stabilen Betrieb elektronischer Geräte zu gewährleisten. Die Anwendung der Phasenwechsel-Wärmespeichertechnologie im Wärmemanagement von elektronischen Geräten umfasst hauptsächlich PCM-Kühlkörper, Wärmespeicher-Heatpipe und Wärmespeicherflüssigkeitskreislauf.
PCM-Kühlkörper soll das Temperaturniveau des Kühlkörpers reduzieren, indem die konstanten Temperatureigenschaften von Phasenwechselmaterialien im Phasenwechselprozess verwendet werden. Um die Wärmeleitfähigkeit von PCM zu erhöhen, wird ein Metallgerüst im Kühlkörper konfiguriert und die hohe Wärmeleitfähigkeit von Metall wird genutzt, um die Wärmeübertragungsrate von PCM zu beschleunigen. Wie in Abbildung 1 gezeigt, gibt es einen Kühlkörper mit einem Hohlraum, einen parallelen Lamellenkühlkörper mit mehreren Hohlräumen, einen Kühlkörper mit mehreren Hohlräumen und einen Kühlkörper mit Wabenstruktur. Der Hohlraum des Kühlkörpers ist mit PCM gefüllt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass der Wabenkühlkörper eine überlegene Wärmeübertragungsleistung aufweist und ein optimales Schema für das Wärmemanagement elektronischer Geräte ist.
Heatpipe hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübertragungskapazität. Um den Auswirkungen extremer thermischer Belastungen gerecht zu werden, wird eine Wärmespeicher-Heatpipe vorgeschlagen, die die hohe Wärmeleitfähigkeit der Heatpipe mit der hohen Energiespeicherkapazität von PCM kombiniert. Darüber hinaus kann die Heatpipe auch die Wärmeübertragungsrate von PCM verbessern. Abbildung 2 zeigt das Phasenwechsel-Wärmespeicher-Heatpipe-Kühlkörpermodul. Das Funktionsprinzip des Verbundkühlkörpers besteht darin, dass die von der Wärmequelle erzeugte Wärme auf die Kühlplatte übertragen wird und die Heatpipe die Wärme von der Kühlplatte absorbiert und die Wärme effizient an den PCM-Wärmespeicherbereich überträgt.
Im zweiphasigen Kreislauf wird die Umwälzpumpe hinzugefügt, und der Verdampfer wird mit dem Kondensationswärmespeicher durch die Rohrleitung gekoppelt, um ein zweiphasiges Wärmespeicherkreissystem zu bilden, das die Kühleffizienz elektronischer Geräte effektiv verbessern kann. Abbildung 3 zeigt den Aufbau des zweiphasigen Wärmespeicherkreislaufsystems. In diesem System absorbiert die kalte Flüssigkeit die Wärme der Wärmequelle des elektronischen Geräts, gibt unter Einwirkung der Umwälzpumpe Wärme durch den PCM-Bereich ab, wird wieder zur kalten Flüssigkeit, absorbiert wieder Wärme durch die Wärmequelle und arbeitet kreisförmig. Es sollte beachtet werden, dass in diesem Gerät die Wärmeübertragungsleistung von PCM effektiv verbessert werden kann, indem die Wärmeübertragungsfläche auf der PCM-Seite vergrößert wird.
