Fazno spreminjanje hranilnika toplote toplotno upravljanje elektronskih naprav
Z nenehnim izboljševanjem integracije elektronskih naprav elektronske naprave postajajo vse manjše, vendar se volumska moč ali površinska gostota moči postopoma povečuje, kar povzroči močno povečanje gostote toplotnega toka naprav. Elektronska oprema z visokim toplotnim pretokom postavlja višje zahteve glede odvajanja toplote, zato je upravljanje toplote elektronskih naprav postalo raziskovalna točka doma in v tujini. Poudariti je treba, da je v nekaterih posebnih primerih toplotno upravljanje elektronskih naprav soočeno z izjemno visoko toplotno obremenitvijo, naprave pa so v kratkotrajnem prekinitvenem delovnem stanju.
Da bi zadostili temu posebnemu povpraševanju, se je pojavila tehnologija termičnega upravljanja faznih elektronskih naprav za shranjevanje toplote. Tehnologija shranjevanja toplote s fazno spremembo uporablja značilnosti materialov s fazno spremembo (PCM), ki absorbirajo/sproščajo energijo visoke gostote v procesu fazne spremembe trdno-tekoče za shranjevanje/sproščanje toplotne energije, tako da ublažijo toplotni šok visoke toplotne obremenitve elektronskih naprav, da bi zagotovili varno in stabilno delovanje elektronskih naprav. Uporaba tehnologije shranjevanja toplote s spremembo faze pri upravljanju toplote elektronskih naprav vključuje predvsem hladilno telo PCM, toplotno cev za shranjevanje toplote in krogotok tekočine za shranjevanje toplote.
Hladilnik PCM je zmanjšati temperaturni nivo hladilnega telesa z uporabo konstantnih temperaturnih značilnosti materialov za fazno spremembo v procesu fazne spremembe. Da bi povečali toplotno prevodnost PCM, je v hladilnem telesu konfiguriran kovinski okvir, visoka toplotna prevodnost kovine pa se uporablja za pospešitev hitrosti prenosa toplote PCM. Kot je prikazano na sliki 1, obstaja hladilno telo z eno votlino, hladilno telo z vzporednimi rebri z več votlinami, hladilno telo s križnimi rebri z več votlinami in hladilno telo s satasto strukturo. Votlina hladilnega telesa je napolnjena s PCM. Treba je poudariti, da satjasto hladilno telo izkazuje vrhunsko zmogljivost prenosa toplote in je optimalna shema za toplotno upravljanje elektronskih naprav.
Toplotna cev ima visoko toplotno prevodnost in sposobnost prenosa toplote. Da bi se soočili z vplivom ekstremne toplotne obremenitve, je predlagana toplotna cev za shranjevanje toplote, ki združuje visoko toplotno prevodnost toplotne cevi z visoko zmogljivostjo shranjevanja energije PCM. Poleg tega lahko toplotna cev poveča tudi hitrost prenosa toplote PCM. Slika 2 prikazuje modul toplotne cevi za shranjevanje toplote s fazno spremembo. Načelo delovanja kompozitnega hladilnega telesa je, da se toplota, ki jo ustvari vir toplote, prenese na hladno ploščo, toplotna cev pa absorbira toploto iz hladne plošče in toploto učinkovito prenese v območje za shranjevanje toplote PCM.
V dvofaznem vezju je dodana obtočna črpalka, uparjalnik pa je povezan s kondenzacijskim hranilnikom toplote skozi cevovod, da tvori dvofazni sistem vezja za shranjevanje toplote, ki lahko učinkovito izboljša učinkovitost hlajenja elektronskih naprav. Slika 3 prikazuje strukturo sistema dvofaznega vezja za shranjevanje toplote. V tem sistemu hladna tekočina absorbira toploto vira toplote elektronske naprave, oddaja toploto skozi področje PCM pod delovanjem obtočne črpalke, ponovno postane hladna tekočina, ponovno absorbira toploto skozi vir toplote in deluje krožno. Upoštevati je treba, da je v tej napravi mogoče učinkovitost prenosa toplote PCM učinkovito izboljšati s povečanjem površine prenosa toplote na strani PCM.
