Raffreddamento bifase

I dispositivi di trasferimento di calore bifase passivi sono disponibili in un'ampia gamma di soluzioni costruttive ma funzionano tutti con lo stesso principio: utilizzano il vapore per trasferire in modo rapido ed efficiente il calore laddove potrà essere dissipato più efficacemente. Si tratta di sistemi chiusi che contengono una piccola quantità di liquido e che vengono sigillati sotto vuoto. Il calore viene assorbito dalla fonte di calore dove causa l'evaporazione del liquido. Quindi, il vapore attraversa una zona più fresca della soluzione all'interno della quale si raffredda, e si condensa nuovamente allo stato liquido. Successivamente, il liquido torna alla zona dell'evaporatore per forza di gravità o azione capillare.

Non essendo presenti parti mobili, questo ciclo può ripetersi all'infinito. Inoltre, per via del calore latente della vaporizzazione, il fluido può assorbire e trasportare più energia o calore durante la fase di transizione da liquido a vapore. Questo genera una conduttività molto più efficace rispetto ai metalli che vengono solitamente usati per i dissipatori di calore o i sistemi di raffreddamento monofase come quelli a liquido o ad aria.

Per via della loro capacità di trasferire passivamente grandi quantità di calore, i dispositivi di raffreddamento bifase, come i tubi di calore (heat pipe) e le camere di vapore (vapor chamber), spesso vengono integrati nelle soluzioni e nei sistemi di raffreddamento per ottimizzarne le prestazioni.

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Tubi di calore

I tubi di calore (heat pipe) offrono un'elevata flessibilità di progettazione perché possono essere utilizzati per diffondere il calore alla base di un dissipatore di calore per trasferire il calore a gruppi di alette o sistemi di raffreddamento. Solitamente costituiti da rame e acqua, possono anche essere realizzati con altri fluidi e materiali per specifiche esigenze di applicazione. Spesso si usano materiali porosi in polvere sinterizzata per favorire l'azione capillare che permette al fluido di ritornare al punto di evaporazione, senza usare la gravità; tuttavia possono essere utilizzate anche altre strutture porose a seconda delle esigenze di progettazione.

Vedi le capacità dei tubi di calore (heat pipe) AavidVedi i kit di tubi di calore ((heat pipe)

Camere di vapore (vapor chamber)

Le camere di vapore (vapor chamber) funzionano all'incirca allo stesso modo dei tubi di calore (heat pipe), hanno però una struttura planare che permette al calore di diffondersi in più direzioni rispetto ai tubi di calore assiali. Per questo motivo, sono spesso utilizzate per diffondere il calore alla base dei dissipatori di calore al fine di migliorare di gran lunga le prestazioni.

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Termosifoni

A differenza dei tubi di calore (heat pipe) e delle camere di vapore, i termosifoni sfruttano la gravità per rimandare il liquido all'evaporatore, pertanto necessitano di maggiori valutazioni a livello progettazione per quanto riguarda l'orientamento. Solitamente gli insiemi includono delle alette integrate all'interno del termosifone vero e proprio e spesso, trattandosi di un sistema più completo, sono spesso su scala più ampia rispetto ai tubi di calore (heat pipe) o alle camere di vapore (vapor chamber). Quando l'affidabilità è un fattore determinante, i termosifoni possono essere considerati una valida alternativa ai sistemi di raffreddamento attivi a liquido.

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