Zwei-Phasen-Kühlung

Passive Zwei-Phasen-Wärmetauscher gibt es in einer Vielzahl an Fabrikaten, die alle auf dem gleichen Grundprinzip aufbauen: Dampf wird benutzt, um Wärme schnell und effizient dorthin zu bewegen, wo sie wirkungsvoller abgegeben werden kann. Es handelt sich dabei um geschlossene Systeme, die eine kleine Menge Flüssigkeit enthalten und dann vakuumdicht versiegelt werden. Wärme wird von der Wärmequelle aufgenommen und führt zur Verdampfung der Flüssigkeit im System. Der Dampf strömt dann zu einem kühleren Bereich des Systems, wo er abkühlt und wieder in einen flüssigen Zustand kondensiert. Die Flüssigkeit kehrt daraufhin mittels Schwerkraft oder Kapillareffekt zum Verdampfer zurück.

Da dieser Kreislauf ohne bewegliche Teile auskommt, kann er unendlich wiederholt werden. Aufgrund der latenten Verdampfungswärme können Flüssigkeiten beim Phasenwechsel von Flüssigkeit zu Dampf mehr Energie bzw. Wärme absorbieren und transportieren. Das führt zu einer höheren effektiven Leitfähigkeit im Vergleich zu Metallen, die üblicherweise für Kühlkörper oder Ein-Phasen-Kühlungen wie flüssigkeits- oder luftgekühlte Systeme verwendet werden.

Zwei-Phasen-Kühlgeräte wie Heatpipes und Dampfkammern können hohe Wärmelasten passiv übertragen und werden deshalb oft in Kühllösungen und -systeme integriert, um deren Leistungsfähigkeit weiter zu steigern.

Kontakt

Heatpipes

Heatpipes erlauben ein großes Maß an Designspielraum, da sie für die Wärmeverteilung in der Basis eines Kühlkörpers oder für den Wärmeaustausch an Rippenstapeln oder Kühlsystemen in der Ferne verwendet werden können. Sie bestehen üblicherweise aus Kupfer und Wasser, können für besondere Anwendungen aber auch andere Flüssigkeiten und Materialien enthalten. Gesinterte Pulverdochte werden am meisten verwendet, um den Kapillareffekt zu ermöglichen, mithilfe dessen die Flüssigkeit ohne Schwerkraft zum Verdunstungspunkt zurückkehrt. Je nach Designanforderungen können aber auch andere Dochtstrukturen verwendet werden.

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Dampfkammern

Dampfkammern funktionieren ähnlich wie Heatpipes, verfügen aber über eine ebene Bauform, die es der Wärme ermöglicht, sich in mehr Richtungen auszubreiten, als es bei axialen Heatpipes der Fall ist. Darum werden sie oft für die Wärmeverteilung innerhalb der Basis eines Kühlkörpers eingesetzt, um dessen Leistung maßgeblich zu steigern.

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Thermosiphons

Wärmesiphons nutzen im Gegensatz zu Heatpipes und Dampfkammern Schwerkraft, um die Flüssigkeit zurück an den Verdampfer zurückzuführen und haben deshalb spezifischere Designanforderungen, was ihre Ausrichtung betrifft. Baugruppen verfügen üblicherweise über integrierte Rippen als Teil des Wärmesiphons und sind oft größer als Heatpipes oder Dampfkammern, da es sich um ein vollständigeres System handelt. Wenn Zuverlässigkeit von größter Wichtigkeit ist, können Wärmesiphons als Ersatz für aktive Flüssigkeitskühlung in Betracht gezogen werden.

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