Quản lý nhiệt lưu trữ thay đổi pha của thiết bị điện tử
Với sự cải tiến liên tục của việc tích hợp các thiết bị điện tử, các thiết bị điện tử ngày càng nhỏ hơn, nhưng mật độ công suất âm lượng hoặc công suất diện tích tăng dần, dẫn đến mật độ thông lượng nhiệt của thiết bị tăng mạnh. Thiết bị điện tử có dòng nhiệt cao đặt ra yêu cầu cao hơn về tản nhiệt, do đó việc quản lý nhiệt của các thiết bị điện tử đã trở thành điểm nóng nghiên cứu trong và ngoài nước. Cần chỉ ra rằng trong một số trường hợp đặc biệt, việc quản lý nhiệt của các thiết bị điện tử phải đối mặt với tải nhiệt cực cao và các thiết bị ở trạng thái hoạt động không liên tục trong thời gian ngắn.
Để đáp ứng nhu cầu đặc biệt này, công nghệ quản lý nhiệt của các thiết bị điện tử lưu trữ nhiệt thay đổi pha đã ra đời. Công nghệ lưu trữ nhiệt thay đổi pha sử dụng các đặc tính của vật liệu thay đổi pha (PCM) hấp thụ/giải phóng năng lượng mật độ cao trong quá trình chuyển pha rắn-lỏng để lưu trữ/giải phóng năng lượng nhiệt, nhằm giảm sốc nhiệt khi tải nhiệt cao của thiết bị điện tử, nhằm đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của các thiết bị điện tử. Ứng dụng công nghệ lưu trữ nhiệt thay đổi pha trong quản lý nhiệt của thiết bị điện tử chủ yếu bao gồm tản nhiệt PCM, ống dẫn nhiệt lưu trữ nhiệt và mạch chất lỏng lưu trữ nhiệt.
Tản nhiệt PCM là để giảm mức nhiệt độ của tản nhiệt bằng cách sử dụng các đặc tính nhiệt độ không đổi của vật liệu chuyển pha trong quá trình chuyển pha. Để tăng cường khả năng dẫn nhiệt của PCM, khung kim loại được cấu hình trong tản nhiệt và độ dẫn nhiệt cao của kim loại được sử dụng để tăng tốc độ truyền nhiệt của PCM. Như trong Hình 1, có tản nhiệt khoang đơn, tản nhiệt vây song song nhiều khoang, tản nhiệt vây chéo nhiều khoang và tản nhiệt cấu trúc tổ ong. Khoang tản nhiệt được lấp đầy bằng PCM. Cần chỉ ra rằng tản nhiệt tổ ong cho thấy hiệu suất truyền nhiệt vượt trội và là phương án tối ưu để quản lý nhiệt của các thiết bị điện tử.
Ống dẫn nhiệt có độ dẫn nhiệt và khả năng truyền nhiệt cao. Để đối phó với tác động của tải nhiệt cực lớn, ống dẫn nhiệt lưu trữ nhiệt được đề xuất, kết hợp tính dẫn nhiệt cao của ống dẫn nhiệt với khả năng lưu trữ năng lượng cao của PCM. Hơn nữa, ống dẫn nhiệt còn có thể nâng cao tốc độ truyền nhiệt của PCM. Hình 2 cho thấy mô-đun tản nhiệt ống dẫn nhiệt lưu trữ nhiệt thay đổi pha. Nguyên lý làm việc của tản nhiệt composite là nhiệt do nguồn nhiệt tạo ra được truyền sang tấm lạnh và ống dẫn nhiệt sẽ hấp thụ nhiệt từ tấm lạnh và truyền nhiệt hiệu quả đến khu vực lưu trữ nhiệt PCM.
Trong mạch hai pha, bơm tuần hoàn được thêm vào và thiết bị bay hơi được kết hợp với bộ tích nhiệt ngưng tụ qua đường ống để tạo thành hệ thống mạch hai pha lưu trữ nhiệt, có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả làm mát của các thiết bị điện tử. Hình 3 cho thấy cấu trúc của hệ thống mạch hai pha lưu trữ nhiệt. Trong hệ thống này, chất lỏng lạnh hấp thụ nhiệt từ nguồn nhiệt của thiết bị điện tử, giải phóng nhiệt qua khu vực PCM dưới tác dụng của bơm tuần hoàn, trở lại chất lỏng lạnh, hấp thụ nhiệt qua nguồn nhiệt trở lại và hoạt động theo vòng tròn. Cần lưu ý rằng trong thiết bị này, hiệu suất truyền nhiệt của PCM có thể được nâng cao một cách hiệu quả bằng cách tăng diện tích truyền nhiệt ở phía PCM.
