soluções térmicas de armazenamento de calor de mudança de fase
Com a melhoria contínua da integração de dispositivos eletrônicos, os dispositivos eletrônicos estão se tornando cada vez menores, mas a potência do volume ou a densidade de potência da área aumentam gradualmente, resultando em um aumento acentuado na densidade do fluxo de calor dos dispositivos. Equipamentos eletrônicos de alto fluxo de calor apresentam requisitos mais altos para resfriamento térmico, de modo que o gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos tornou-se um ponto de pesquisa no país e no exterior. Deve-se ressaltar que, em algumas ocasiões especiais, o gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos se depara com cargas térmicas extremamente altas e os dispositivos estão em um estado de funcionamento intermitente de curta duração.
Para atender a essa demanda especial, surgiu a tecnologia de gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos de armazenamento de calor de mudança de fase. A tecnologia de armazenamento de calor de mudança de fase usa as características dos materiais de mudança de fase (PCM) absorvendo/liberando energia de alta densidade no processo de mudança de fase sólido-líquido para armazenar/liberar energia térmica, de modo a amortecer o choque térmico de alta carga térmica de dispositivos eletrônicos, de modo a garantir a operação segura e estável de dispositivos eletrônicos. A aplicação da tecnologia de armazenamento de calor de mudança de fase no gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos inclui principalmente dissipador de calor PCM, tubo de calor de armazenamento de calor e circuito de fluido de armazenamento de calor.
O dissipador de calor PCM é para reduzir o nível de temperatura do dissipador de calor usando as características de temperatura constante dos materiais de mudança de fase no processo de mudança de fase. Para aumentar a condutividade térmica do PCM, uma estrutura de metal é configurada no dissipador de calor e a alta condutividade térmica do metal é usada para acelerar a taxa de transferência de calor do PCM. Conforme mostrado na Figura 1, há dissipador de calor de cavidade única, dissipador de calor de aletas paralelas de cavidades múltiplas, dissipador de calor de aletas cruzadas de cavidades múltiplas e dissipador de calor de estrutura de favo de mel. A cavidade do dissipador de calor é preenchida com PCM. Deve-se ressaltar que o dissipador de calor honeycomb apresenta desempenho superior de transferência de calor e é um esquema ideal para gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos.
O tubo de calor tem alta condutividade térmica e capacidade de transferência de calor. Para lidar com o impacto da carga térmica extrema, é proposto um tubo de calor de armazenamento de calor, que combina a alta condutividade térmica do tubo de calor com a alta capacidade de armazenamento de energia do PCM. Além disso, o tubo de calor também pode aumentar a taxa de transferência de calor do PCM. A Figura 2 mostra o módulo dissipador de calor do tubo de calor de armazenamento de calor de mudança de fase. O princípio de funcionamento do dissipador de calor composto é que o calor gerado pela fonte de calor é transferido para a placa fria, e o tubo de calor absorve o calor da placa fria e transfere o calor de forma eficiente para a área de armazenamento de calor do PCM.
No circuito bifásico, a bomba de circulação é adicionada e o evaporador é acoplado ao acumulador de calor de condensação através da tubulação para formar um sistema de circuito bifásico de armazenamento de calor, que pode efetivamente melhorar a eficiência de resfriamento de dispositivos eletrônicos. A Figura 3 mostra a estrutura do sistema de circuito bifásico de armazenamento de calor. Nesse sistema, o fluido frio absorve o calor da fonte de calor do dispositivo eletrônico, libera calor pela área do PCM sob a ação da bomba de circulação, torna-se o fluido frio novamente, absorve o calor pela fonte de calor novamente e trabalha de forma circular. Deve-se notar que neste dispositivo, o desempenho de transferência de calor do PCM pode ser efetivamente aprimorado aumentando a área de transferência de calor no lado do PCM.
