کاربرد ذخیره سازی حرارت تغییر فاز در مدیریت حرارتی دستگاه های الکترونیکی

با بهبود مداوم ادغام دستگاه های الکترونیکی، دستگاه های الکترونیکی در حال کوچک تر شدن و کوچکتر شدن هستند، اما قدرت حجم یا چگالی قدرت منطقه به تدریج افزایش می یابد و در نتیجه چگالی شار گرمایی دستگاه ها به شدت افزایش می یابد. تجهیزات الکترونیکی جریان گرمای بالا الزامات بالاتری را برای از بین رفتن گرما مطرح می کند، بنابراین مدیریت حرارتی دستگاه های الکترونیکی به یک کانون تحقیقاتی در خانه و خارج از کشور تبدیل شده است. باید به این نکته اشاره کرد که در برخی مواقع خاص، مدیریت حرارتی دستگاه های الکترونیکی با بار حرارتی بسیار بالایی مواجه است و دستگاه ها در حالت کاری متناوب کوتاه مدت قرار دارند.

برای پاسخگویی به این تقاضای ویژه، فناوری مدیریت حرارتی تغییر فاز دستگاه های الکترونیکی ذخیره سازی گرما به وجود آمد. فاز تغییر حرارت فن آوری ذخیره سازی با استفاده از ویژگی های مواد تغییر فاز (PCM) جذب / آزاد انرژی با چگالی بالا در فرایند تغییر فاز جامد مایع به ذخیره / آزاد انرژی گرما، به طوری که به بافر شوک حرارتی بار حرارتی بالا از دستگاه های الکترونیکی، به طوری که برای اطمینان از بهره برداری امن و پایدار از دستگاه های الکترونیکی است. کاربرد فناوری ذخیره سازی حرارت تغییر فاز در مدیریت حرارتی دستگاه های الکترونیکی عمدتاً شامل سینک حرارتی PCM، لوله حرارتی ذخیره سازی گرما و مدار سیال ذخیره سازی گرما است.

سینک گرمای PCM به منظور کاهش سطح دمای سینک گرما با استفاده از ویژگی های دمای ثابت مواد تغییر فاز در فرایند تغییر فاز است. به منظور افزایش هدایت حرارتی PCM، یک چارچوب فلزی در سینک گرما پیکربندی می شود، و از هدایت حرارتی بالای فلز برای تسریع سرعت انتقال حرارت PCM استفاده می شود. همان طور که در شکل ۱ نشان داده شده است، سینک گرمای تک حفره ای، سینک گرمای باله موازی چند حفره ای، سینک گرمای باله متقاطع چند حفره ای و سینک گرمای ساختار لانه زنبوری وجود دارد. حفره سینک گرما با PCM پر شده است. باید به این نکته اشاره کرد که سینک گرمای لانه زنبوری عملکرد انتقال حرارت برتر را نشان می دهد و طرحی بهینه برای مدیریت حرارتی دستگاه های الکترونیکی است.

لوله حرارتی دارای هدایت حرارتی بالا و ظرفیت انتقال حرارت است. به منظور مقابله با تاثیر بار حرارتی شدید، یک لوله گرمایی ذخیره سازی گرما پیشنهاد می شود که هدایت حرارتی بالای لوله حرارتی را با ظرفیت ذخیره سازی انرژی بالای PCM ترکیب می کند. همچنین لوله حرارتی نیز می تواند سرعت انتقال حرارت PCM را افزایش دهد. شکل 2 نشان می دهد فاز تغییر حرارت ذخیره سازی حرارت لوله حرارت ماژول سینک گرما. اصل کار سینک گرمای کامپوزیت این است که گرمای تولید شده توسط منبع گرما به صفحه سرد منتقل می شود، و لوله گرمایی گرما را از صفحه سرد جذب می کند و گرما را به طور کارآمد به منطقه ذخیره سازی گرمای PCM منتقل می کند.

در مدار دو فاز، پمپ گردش اضافه می شود، و اواپوراتور با انباشتگر گرمای میانش از طریق خط لوله همراه می شود تا یک سیستم مدار دو فاز ذخیره گرما تشکیل دهد که می تواند به طور مؤثری کارایی خنک کننده دستگاه های الکترونیکی را بهبود بخشد. شکل ۳ ساختار سیستم مدار دو فاز ذخیره گرما را نشان می دهد. در این سیستم، مایع سرد گرمای منبع گرمایی دستگاه الکترونیکی را جذب می کند، گرما را از طریق منطقه PCM تحت عمل پمپ گردش آزاد می کند، دوباره به مایع سرد تبدیل می شود، دوباره گرما را از طریق منبع گرما جذب می کند و به صورت دایره ای کار می کند. باید توجه داشت که در این دستگاه، عملکرد انتقال حرارت PCM را می توان به طور موثر با افزایش منطقه انتقال حرارت در سمت PCM افزایش داد.