Was ist ein Thermosiphon?

Thermosiphone sind passive, zweiphasige Wärmemanagementsysteme, die eine Vielzahl von Vorteilen und Anwendungsmöglichkeiten bieten. Thermosiphons sind eine effiziente und vielseitige zweiphasige Kühllösung, die in den letzten Jahren an Popularität gewonnen hat. Im ersten Teil unserer dreiteiligen Blog-Serie gehen wir genau darauf ein, was ein Thermosiphon ist und welche Hauptmerkmale ihn einzigartig machen.

Was sind Thermosiphone?

Ein Thermosiphon ist ein passives, zweiphasiges Kühlsystem, das sich auf die Schwerkraft stützt, um eine Flüssigkeit zu zirkulieren, und nicht auf eine Kapillardochtstruktur, die häufig in Heatpipes und anderen Wärmetransportgeräten verwendet wird. Wie bei jeder passiven Zweiphasenkühlung befinden sich die Flüssigkeit und der Dampf in der in sich geschlossenen Hülle und enthalten keine Pumpen oder andere bewegliche Teile. Während es mehrere verschiedene Konstruktionen für Thermosiphons gibt, bestehen sie im Allgemeinen alle aus drei Grundkomponenten: einem Verdampfer, einem Flüssigkeitskreislauf (oder einem adiabatischen Abschnitt) und einem Kondensator. Der Verdampfer nimmt Energie in das System auf, wodurch sich die Arbeitsflüssigkeit, in der Regel ein Kältemittel oder eine andere dielektrische Flüssigkeit, in Dampf verwandelt. Der Dampf wandert dann aufgrund des Druckunterschieds zwischen heißem Verdampfer und kühlem Kondensator (Auftrieb) durch den adiabatischen Abschnitt (Dampfrohr), wo die Wärme aus dem System ausgestoßen wird und der Dampf wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert und über die Schwerkraft zum Verdampfer zurückkehrt. Dieser Vorgang wird auf unbestimmte Zeit wiederholt, solange Wärme aus dem System abgegeben werden muss. Was Thermosiphons von anderen zweiphasigen Kühlsystemen unterscheidet, ist, dass sie keine Dochtstruktur haben. Während die Dochtstruktur in einer Heatpipe einen Kapillardruck erzeugt, um kondensierte Flüssigkeit zurückzuführen, verlassen sich Thermosiphons für den gleichen Prozess auf die Schwerkraft. Dies ermöglicht es ihnen, höhere Wärmelasten effizienter über größere Entfernungen zu transportieren, erfordert jedoch, dass Thermosiphons in einer bestimmten Gewichtsausrichtung konstruiert und verwendet werden. Der Thermosiphonverdampfer muss sich unterhalb des Kondensators befinden, damit die Schwerkraft die Arbeitsflüssigkeit zurückführen kann.

Häufige Anwendungen für Thermosiphons

Thermosiphons sind für eine Vielzahl von Branchen und Geräten nützlich. Thermosiphons sind effektive Unternehmenslösungen für CPUs, GPUs, ASICs und FPGAs in Servern, Netzwerkgeräten und Schaltschränken. Industrie- und Energieanwendungen profitieren von Thermosiphons zur Kühlung von Wind- und Solarwechselrichter-IGBTs. Leistungsverstärker in Telekommunikationsgeräten wie Remote Radio Units und kompletten Schränken nutzen die hohe Kühlleistung von Thermosiphons. Der Wärmedurchgangskoeffizient eines Thermosiphons ist hundertmal höher als bei herkömmlichen Materialien wie Aluminium oder Kupfer und die Energie wird mit konstanten Temperaturen durch das Gerät transportiert. Dies macht Thermosiphons ideal für größere Flächen, die Wärmeübertragung über mehrere Geräte hinweg oder als kostengünstige Option für alle Anwendungen, bei denen die Ausrichtung in Bezug auf die Schwerkraft bekannt und festgelegt ist.

Thermosiphon-Prüfung

Bei Boyd durchlaufen Thermosiphons eine Vielzahl von Tests, um sicherzustellen, dass sie zuverlässig und einsatzbereit sind. Druckprüfungen, Dichtheitsprüfungen und thermische Leistungsprüfungen sind nur einige der Methoden, die bei Boyd verwendet werden, um sicherzustellen, dass jeder Thermosiphon die Spezifikationen erfüllt. In unserem nächsten Blog gehen wir detailliert auf die vier Arten von Thermosiphon-Konfigurationen bei Boyd ein: Thermosiphons mit direktem Kontakt, 2D-Thermosiphon-Lamellen, 3D-Thermosiphons mit direktem Kontakt und Luft-zu-Luft-Loop-Thermosiphons.