Perubahan fase penyimpanan panas manajemen termal perangkat elektronik
Dengan peningkatan berkelanjutan dalam integrasi perangkat elektronik, perangkat elektronik menjadi semakin kecil, namun daya volume atau kerapatan daya area meningkat secara bertahap, mengakibatkan peningkatan tajam pada kerapatan fluks panas perangkat. Peralatan elektronik dengan aliran panas tinggi menuntut persyaratan pembuangan panas yang lebih tinggi, sehingga manajemen termal perangkat elektronik telah menjadi pusat penelitian di dalam dan luar negeri. Perlu diperhatikan bahwa dalam beberapa kejadian khusus, manajemen termal perangkat elektronik dihadapkan pada beban termal yang sangat tinggi, dan perangkat berada dalam kondisi kerja terputus-putus dalam waktu singkat.
Untuk memenuhi permintaan khusus ini, teknologi manajemen termal perangkat elektronik penyimpan panas perubahan fasa muncul. Teknologi penyimpanan panas perubahan fasa menggunakan karakteristik bahan pengubah fasa (PCM) yang menyerap/melepaskan energi berdensitas tinggi dalam proses perubahan fasa padat-cair untuk menyimpan/melepaskan energi panas, sehingga mampu menahan guncangan termal dari beban termal yang tinggi. perangkat elektronik, untuk memastikan pengoperasian perangkat elektronik yang aman dan stabil. Penerapan teknologi penyimpanan panas perubahan fasa dalam manajemen termal perangkat elektronik terutama mencakup heat sink PCM, pipa panas penyimpan panas, dan sirkuit fluida penyimpan panas.
Pendingin PCM adalah untuk mengurangi tingkat suhu pendingin dengan menggunakan karakteristik suhu konstan bahan perubahan fasa dalam proses perubahan fasa. Untuk meningkatkan konduktivitas termal PCM, kerangka logam dikonfigurasikan di unit pendingin, dan konduktivitas termal logam yang tinggi digunakan untuk mempercepat laju perpindahan panas PCM. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, terdapat heat sink rongga tunggal, heat sink sirip paralel multi rongga, heat sink sirip silang multi rongga, dan heat sink struktur sarang lebah. Rongga heat sink diisi dengan PCM. Perlu diperhatikan bahwa heat sink sarang lebah menunjukkan kinerja perpindahan panas yang unggul dan merupakan skema optimal untuk manajemen termal perangkat elektronik.
Pipa panas memiliki konduktivitas termal dan kapasitas perpindahan panas yang tinggi. Untuk mengatasi dampak beban panas yang ekstrim, pipa panas penyimpan panas diusulkan, yang menggabungkan konduktivitas termal yang tinggi dari pipa panas dengan kapasitas penyimpanan energi PCM yang tinggi. Selain itu, pipa panas juga dapat meningkatkan laju perpindahan panas PCM. Gambar 2 menunjukkan modul heat sink pipa panas penyimpan panas perubahan fasa. Prinsip kerja heat sink komposit adalah panas yang dihasilkan oleh sumber panas dipindahkan ke pelat dingin, dan pipa panas menyerap panas dari pelat dingin dan memindahkan panas secara efisien ke area penyimpanan panas PCM.
Pada rangkaian dua fasa, ditambahkan pompa sirkulasi, dan evaporator digabungkan dengan akumulator panas kondensasi melalui pipa untuk membentuk sistem rangkaian dua fasa penyimpan panas, yang secara efektif dapat meningkatkan efisiensi pendinginan perangkat elektronik. Gambar 3 menunjukkan struktur sistem rangkaian dua fasa penyimpan panas. Dalam sistem ini, fluida dingin menyerap panas dari sumber panas perangkat elektronik, melepaskan panas melalui area PCM di bawah aksi pompa sirkulasi, menjadi fluida dingin kembali, menyerap panas melalui sumber panas kembali dan bekerja secara melingkar. Perlu dicatat bahwa pada perangkat ini, kinerja perpindahan panas PCM dapat ditingkatkan secara efektif dengan meningkatkan area perpindahan panas di sisi PCM.
