Gestion thermique du stockage de chaleur à changement de phase des appareils électroniques
Avec l'amélioration continue de l'intégration des appareils électroniques, les appareils électroniques deviennent de plus en plus petits, mais la puissance volumique ou la densité de puissance surfacique augmente progressivement, ce qui entraîne une forte augmentation de la densité du flux thermique des appareils. Les équipements électroniques à flux thermique élevé imposent des exigences plus élevées en matière de dissipation thermique, de sorte que la gestion thermique des appareils électroniques est devenue un point chaud de la recherche au pays et à l'étranger. Il convient de souligner que dans certaines occasions spéciales, la gestion thermique des appareils électroniques est confrontée à une charge thermique extrêmement élevée et que les appareils sont dans un état de fonctionnement intermittent de courte durée.
Pour répondre à cette demande particulière, la technologie de gestion thermique des dispositifs électroniques de stockage de chaleur à changement de phase a vu le jour. La technologie de stockage de chaleur à changement de phase utilise les caractéristiques des matériaux à changement de phase (PCM) absorbant/libérant de l'énergie à haute densité dans le processus de changement de phase solide-liquide pour stocker/libérer de l'énergie thermique, de manière à amortir le choc thermique d'une charge thermique élevée de appareils électroniques, afin d'assurer le fonctionnement sûr et stable des appareils électroniques. L'application de la technologie de stockage de chaleur à changement de phase dans la gestion thermique des appareils électroniques comprend principalement le dissipateur thermique PCM, le caloduc de stockage de chaleur et le circuit de fluide de stockage de chaleur.
Le dissipateur thermique PCM consiste à réduire le niveau de température du dissipateur thermique en utilisant les caractéristiques de température constante des matériaux à changement de phase dans le processus de changement de phase. Afin d'améliorer la conductivité thermique du PCM, une structure métallique est configurée dans le dissipateur thermique et la conductivité thermique élevée du métal est utilisée pour accélérer le taux de transfert de chaleur du PCM. Comme le montre la figure 1, il existe un dissipateur thermique à cavité unique, un dissipateur thermique à ailettes parallèles à plusieurs cavités, un dissipateur thermique à ailettes croisées multi-cavité et un dissipateur thermique à structure en nid d'abeille. La cavité du dissipateur thermique est remplie de PCM. Il convient de souligner que le dissipateur thermique en nid d'abeille présente des performances de transfert de chaleur supérieures et constitue un système optimal pour la gestion thermique des appareils électroniques.
Le caloduc a une conductivité thermique et une capacité de transfert de chaleur élevées. Afin de faire face à l'impact d'une charge thermique extrême, un caloduc à stockage de chaleur est proposé, qui combine la conductivité thermique élevée du caloduc avec la capacité de stockage d'énergie élevée du PCM. De plus, le caloduc peut également améliorer le taux de transfert de chaleur du PCM. La figure 2 montre le module de dissipateur thermique à caloduc à stockage de chaleur à changement de phase. Le principe de fonctionnement du dissipateur thermique composite est que la chaleur générée par la source de chaleur est transférée à la plaque froide, et le caloduc absorbe la chaleur de la plaque froide et transfère efficacement la chaleur à la zone de stockage de chaleur PCM.
Dans le circuit biphasé, la pompe de circulation est ajoutée et l'évaporateur est couplé à l'accumulateur de chaleur de condensation à travers le pipeline pour former un système de circuit biphasé de stockage de chaleur, ce qui peut améliorer efficacement l'efficacité de refroidissement des appareils électroniques. La figure 3 montre la structure du système de circuit biphasé de stockage de chaleur. Dans ce système, le fluide froid absorbe la chaleur de la source de chaleur de l'appareil électronique, libère de la chaleur à travers la zone PCM sous l'action de la pompe de circulation, redevient le fluide froid, absorbe à nouveau la chaleur à travers la source de chaleur et fonctionne de manière circulaire. Il convient de noter que dans cet appareil, les performances de transfert de chaleur du PCM peuvent être efficacement améliorées en augmentant la zone de transfert de chaleur côté PCM.
