Cos'è un thermosiphon?

I termosifoni sono sistemi di gestione termica passivi bifase che presentano un'ampia varietà di vantaggi e potenziali applicazioni. I termosifoni sono una soluzione di raffreddamento bifase efficiente e versatile che è cresciuta in popolarità negli ultimi anni. Nella prima delle tre parti della nostra serie di blog, esamineremo esattamente cos'è un termosifone e le caratteristiche chiave che lo rendono unico.

Cosa sono i termosifoni?

Un termosifone è un sistema di raffreddamento passivo a due fasi che si basa sulla gravità per far circolare un fluido piuttosto che su una struttura a stoppino capillare spesso utilizzata nei tubi di calore e in altri dispositivi di trasporto del calore. Come per tutti i sistemi di raffreddamento passivo bifase, il liquido e il vapore si trovano all'interno dell'involucro autonomo e non contengono pompe o altre parti mobili. Mentre ci sono diverse costruzioni per i termosifoni, generalmente sono tutti costituiti da tre componenti di base: un evaporatore, un circuito fluido (o sezione adiabatica) e un condensatore. L'evaporatore assorbe energia nel sistema, il che provoca la trasformazione del fluido di lavoro, solitamente un refrigerante o un altro fluido dielettrico, in vapore. Il vapore viaggia quindi attraverso la sezione adiabatica (tubo di vapore) a causa della differenza di pressione tra l'evaporatore caldo e il condensatore freddo (galleggiabilità), dove il calore viene espulso dal sistema e il vapore si condensa nuovamente in un liquido e ritorna all'evaporatore per gravità. Questo processo viene ripetuto all'infinito finché c'è calore da respingere dal sistema. Ciò che rende i termosifoni unici rispetto agli altri sistemi di raffreddamento bifase è che mancano di qualsiasi tipo di struttura traspirante. Laddove la struttura traspirante in un tubo di calore crea una pressione capillare per restituire il fluido condensato, i termosifoni si affidano alla gravità per lo stesso processo. Ciò consente loro di trasportare in modo più efficiente carichi termici più elevati su distanze maggiori, ma richiede che i termosifoni siano progettati e utilizzati con un orientamento di gravità specifico. L'evaporatore del termosifone deve essere posizionato sotto il condensatore in modo che la gravità possa restituire il fluido di lavoro.

Applicazioni comuni per i termosifoni

I termosifoni sono utili per un'ampia varietà di settori e dispositivi. I termosifoni sono soluzioni aziendali efficaci per CPU, GPU, ASIC e FPGA all'interno di server, apparecchiature di rete e armadi. Le applicazioni industriali e di potenza beneficiano dei termosifoni per il raffreddamento degli IGBT degli inverter eolici e solari. Gli amplificatori di potenza nelle apparecchiature di telecomunicazione come le unità radio remote e gli armadi completi sfruttano l'elevata capacità di raffreddamento dei termosifoni. Il coefficiente di scambio termico di un termosifone è centinaia di volte superiore a quello dei materiali convenzionali come l'alluminio o il rame e l'energia viene trasportata con temperature costanti in tutta l'unità. Ciò rende i termosifoni ideali per superfici più grandi, per il trasferimento di calore tra più dispositivi o come opzione economica per qualsiasi applicazione in cui l'orientamento rispetto alla gravità è noto e fisso.

Collaudo del termosifone

In Boyd, i termosifoni vengono sottoposti a una serie di test per garantire che siano affidabili e pronti per l'uso. I test di pressione, i test di tenuta e i test delle prestazioni termiche sono solo alcuni dei metodi utilizzati da Boyd per garantire che ogni termosifone soddisfi le specifiche. Nel nostro prossimo blog, entreremo nel dettaglio dei quattro tipi di configurazioni di termosifone presso Boyd: termosifoni ad anello a contatto diretto, alette a termosifone 2D, termosifoni ad anello a contatto diretto 3D e termosifoni ad anello aria-aria.