Quando lo spazio è minimo. Sistemi di raffreddamento con heat pipe per un trasferimento termico efficiente
I sistemi di raffreddamento costituiti da un dissipatore di calore e heat pipe garantiscono un’eccellente dissipazione del calore anche su lunghe distanze. Le heat pipe in rame trasferiscono il calore dal componente elettronico a un dissipatore, che a sua volta lo dissipa nell'aria ambiente. In caso di generazione di calore molto elevata, il sistema a heat pipe può essere combinato con un ventilatore per il raffreddamento forzato.
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Principio di funzionamento
Una heat pipe – generalmente un tubo in rame con una struttura capillare interna in maglia di filo di rame sinterizzato – è un sistema chiuso sottovuoto contenente un fluido refrigerante, che sfrutta il cambiamento di fase tra evaporazione e condensazione del liquido per il trasferimento termico. Il fluido refrigerante (metanolo o acqua) evapora nella zona calda della heat pipe, assorbendo il calore di evaporazione e riducendo la pressione all'interno del tubo. A causa del differenziale di pressione, il vapore fluisce verso la zona fredda della heat pipe in corrispondenza del passaggio al dissipatore e lì si condensa, rilasciando il calore di condensazione. Grazie all'effetto capillare generato dalla struttura interna della heat pipe o dalla gravità, il liquido rifluisce nella zona calda. Il circuito ricomincia da capo. In questo modo, le heat pipe dissipano grandi quantità di calore nonostante minime differenze di temperatura. Questo le rende gli scambiatori di calore più efficienti.
I vantaggi dei sistemi a heat pipe
Le heat pipe possono essere combinate con molte tipologie diverse di dissipatori per soddisfare requisiti personalizzati. La capacità di raffreddamento dei sistemi può essere moltiplicata aumentando il numero di heat pipe e/o combinando il sistema con un ventilatore. Poiché i sistemi di raffreddamento a heat pipe funzionano in modo indipendente e non necessitano di pompe dell'acqua o tubazioni esterne, richiedono inoltre una minore manutenzione rispetto ai sistemi raffreddati a liquido. Altri vantaggi:
- Elevata capacità di raffreddamento
- Soluzione di raffreddamento robusta e a bassa manutenzione
- Distribuzione uniforme della temperatura
- Installabile ovunque
- Ampia libertà di progettazione grazie alla facile lavorabilità delle heat pipe
- Resistenza termica relativamente bassa
- Ideale per spazi di installazione ristretti
- Eccellente conducibilità termica anche su lunghe distanze
Applicazioni tipiche dei sistemi a heat pipe
I sistemi di raffreddamento a heat pipe vengono utilizzati ovunque le condizioni di installazione impediscano di collegare direttamente il dissipatore al componente elettronico. Questo vale, ad esempio, per:
- Notebook
- CPU
- Schede grafiche
- Moduli LED
- Processori
- Componenti press-pack
- IGBT
- Componenti SiC
- Componenti elettronici nei veicoli (elettrici)
I sistemi a heat pipe sono la soluzione di raffreddamento preferita anche nei satelliti e nel settore aerospaziale.
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