Phasenwechsel-Wärmespeicher-Wärmemanagement elektronischer Geräte
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Integration elektronischer Geräte werden elektronische Geräte immer kleiner, aber die Volumenleistung oder Flächenleistungsdichte nimmt allmählich zu, was zu einem starken Anstieg der Wärmeflussdichte von Geräten führt. Elektronische Geräte mit hohem Wärmefluss stellen höhere Anforderungen an die Wärmeableitung, sodass das Wärmemanagement elektronischer Geräte zu einem Forschungsschwerpunkt im In- und Ausland geworden ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Wärmemanagement elektronischer Geräte in einigen besonderen Fällen einer extrem hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist und sich die Geräte kurzzeitig in einem intermittierenden Betriebszustand befinden.
Um dieser besonderen Nachfrage gerecht zu werden, wurde die Wärmemanagementtechnologie elektronischer Phasenwechsel-Wärmespeichergeräte entwickelt. Die Phasenwechsel-Wärmespeichertechnologie nutzt die Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM), die beim Prozess des Fest-Flüssig-Phasenwechsels Energie hoher Dichte absorbieren/freisetzen, um Wärmeenergie zu speichern/abzugeben und so den Thermoschock einer hohen thermischen Belastung abzupuffern elektronische Geräte, um den sicheren und stabilen Betrieb elektronischer Geräte zu gewährleisten. Die Anwendung der Phasenwechsel-Wärmespeichertechnologie im Wärmemanagement elektronischer Geräte umfasst hauptsächlich PCM-Kühlkörper, Wärmespeicher-Wärmerohre und Wärmespeicherflüssigkeitskreise.
Die Aufgabe des PCM-Kühlkörpers besteht darin, das Temperaturniveau des Kühlkörpers zu senken, indem die konstanten Temperatureigenschaften von Phasenwechselmaterialien im Phasenwechselprozess genutzt werden. Um die Wärmeleitfähigkeit von PCM zu verbessern, ist im Kühlkörper ein Metallgerüst konfiguriert und die hohe Wärmeleitfähigkeit von Metall wird genutzt, um die Wärmeübertragungsrate von PCM zu beschleunigen. Wie in Abbildung 1 dargestellt, gibt es Kühlkörper mit einem Hohlraum, Kühlkörper mit mehreren Hohlräumen mit parallelen Rippen, Kühlkörper mit mehreren Hohlräumen mit Kreuzrippen und Kühlkörper mit Wabenstruktur. Der Hohlraum des Kühlkörpers ist mit PCM gefüllt. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass der Wabenkühlkörper eine hervorragende Wärmeübertragungsleistung aufweist und ein optimales System für das Wärmemanagement elektronischer Geräte darstellt.
Wärmerohre haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübertragungskapazität. Um den Auswirkungen extremer thermischer Belastung gerecht zu werden, wird ein Wärmespeicher-Wärmerohr vorgeschlagen, das die hohe Wärmeleitfähigkeit des Wärmerohrs mit der hohen Energiespeicherkapazität von PCM kombiniert. Darüber hinaus kann das Wärmerohr auch die Wärmeübertragungsrate von PCM verbessern. Abbildung 2 zeigt das Phasenwechsel-Wärmespeicher-Wärmerohr-Kühlkörpermodul. Das Funktionsprinzip des Verbundkühlkörpers besteht darin, dass die von der Wärmequelle erzeugte Wärme auf die Kühlplatte übertragen wird und das Wärmerohr die Wärme von der Kühlplatte aufnimmt und die Wärme effizient an den PCM-Wärmespeicherbereich überträgt.
Im Zweiphasenkreislauf wird die Umwälzpumpe hinzugefügt und der Verdampfer über die Rohrleitung mit dem Kondensationswärmespeicher gekoppelt, um ein Wärmespeicher-Zweiphasenkreislaufsystem zu bilden, das die Kühleffizienz elektronischer Geräte effektiv verbessern kann. Abbildung 3 zeigt den Aufbau eines zweiphasigen Wärmespeichersystems. In diesem System nimmt die kalte Flüssigkeit die Wärme der Wärmequelle des elektronischen Geräts auf, gibt unter der Wirkung der Umwälzpumpe Wärme über den PCM-Bereich ab, wird wieder zur kalten Flüssigkeit, nimmt wieder Wärme über die Wärmequelle auf und arbeitet kreisförmig. Es ist zu beachten, dass bei diesem Gerät die Wärmeübertragungsleistung von PCM effektiv verbessert werden kann, indem die Wärmeübertragungsfläche auf der PCM-Seite vergrößert wird.
