Thermosiphone sind eines der effizientesten zweiphasigen Wärmemanagementsysteme, aber wo und wie werden sie typischerweise eingesetzt?
In unserem vorherigen Blog haben wir uns mit den Grundlagen von Thermosiphons und ihrer Funktionsweise befasst. Obwohl es sich bei allen um passive, zweiphasige Systeme handelt, die drei grundlegende Teile (einen Verdampfer, einen Flüssigkeitskreislauf und einen Kondensator) enthalten, kann die Art und Weise, wie sie aufgebaut sind, je nach Verwendungszweck unterschiedlich sein.
In diesem Blog werden wir uns die Arten von Thermosiphon-Konfigurationen und einige gängige Anwendungen für jede vorstellen.
Was sind die verschiedenen Thermosiphon-Konfigurationen?
Bei Boyd werden Thermosiphons im Allgemeinen in vier Hauptkategorien unterteilt:
3D Thermosiphon mit direkter Kontaktschleife:
- Typische Branchen und Anwendungen: Industrie und Telekommunikation (Wechselrichter, Motorantriebe, 5G-Türme, Remote-Funkeinheiten, MIMO-Funk)
3D Thermosiphons mit direkter Kontaktschleife leiten Wärme von einer oder mehreren Wärmequellen ab, die direkt am Boden des Thermosiphons montiert sind. Diese Thermosiphons verfügen über Dampfzufuhr- und Flüssigkeitsrücklaufrohre im Boden und in den Lamellen sowie über Verteiler, die die Wärme über das gesamte 3D-Volumen der angebrachten Lamellen verteilen. Die Arbeitsflüssigkeit nimmt Wärme auf und verwandelt sich in Dampf, wenn sie durch die Rohre in der Basis fließt, die der Wärmequelle am nächsten ist, und aus dem Auftrieb nach oben steigt. Verteiler, die die Ober- und Unterseite der Baugruppe auskleiden, ermöglichen die Verteilung von Dampf und kondensierter Flüssigkeit auf jede Lamelle, wodurch eine isothermische 3D-Struktur für eine gleichmäßige Kühlung gewährleistet wird. Natürliche oder erzwungene Luft strömt durch die nahezu isotherme Lamellenanordnung, um die Wärme mit hoher Effizienz an die Umgebung abzugeben. Wenn Wärme aus dem System abgegeben wird, kondensiert die Arbeitsflüssigkeit in den Rohren in den Lamellen wieder, wo sie durch die Schwerkraft in den Flüssigkeitsverteiler am Boden zurückkehrt und zum Verdampfer zurückkehrt, um den Vorgang zu wiederholen.
Thermosiphon mit direkter Kontaktschleife:
- Typische Branchen und Anwendungen: Industrie und Unternehmen (CPUs, GPUs, Wechselrichter, Server)
Eine der gebräuchlichsten Arten von Thermosiphons, Direct Contact Loop Thermosiphon-Baugruppen, verfügen über separate Kondensator- und Verdampferkomponenten, die durch sorgfältig ausgerichtete Rohre voneinander getrennt und verbunden sind. Der Verdampfersockel wird direkt auf eine Wärmequelle wie eine CPU oder GPU montiert. Die Wärme des Geräts verdampft stehende Flüssigkeit im Verdampfer, wodurch sie durch das Dampfrohr zur entfernten Kondensatoreinheit gelangt. Der Kondensator verfügt über einen angebrachten Lamellenstapel mit hoher Dichte, bei dem der erzwungene Umgebungsluftstrom Wärme aus dem System abführt. Wenn die Wärme abgeführt wird, kondensiert die Arbeitsflüssigkeit wieder und fließt durch ein Rücklaufrohr zurück in den Verdampfer.
Luft-Luft-Kreislauf-Thermosiphon:
- Typische Branchen und Anwendungen: Telekommunikation, Elektromobilität und Industrie (Schränke, Edge Computing, 5G-Türme)
Luft-Luft-Loop-Thermosiphons funktionieren ähnlich wie andere Luft-Luft-Wärmetauschertypen, verwenden jedoch die Loop-Thermosiphon-Technologie anstelle von Konduktions- oder Heatpipes, um Wärme von einem Luftstrom auf einen anderen zu übertragen. Ein Verdampfer und ein Kondensatorwärmetauscher sind durch Schläuche miteinander verbunden, wobei sich die Hälfte des Systems innerhalb eines Gehäuses und die andere Hälfte außerhalb des Gehäuses befindet. Heiße Innenluft aus dem Gehäuse verdampft die Flüssigkeit an der Verdampferschlange, die durch das Dampfrohr in die Kondensatorschlange aufsteigt. Erzwungene Außenluft strömt durch die Kondensatorschlange und kondensiert die Arbeitsflüssigkeit wieder, die dann durch die Rücklaufrohre über die Schwerkraft zurück zur Verdampferschlange strömt, wo sich der Vorgang wiederholt.
2D Thermosiphon Flosse:
- Typische Branchen und Anwendungen: Industrie und Telekommunikation (5G, Remote Radio, MIMO Radio, Wechselrichter, Ersatz oder Verbesserung herkömmlicher extrudierter, gegossener oder geklebter Kühlkörper)
Die vielleicht einzigartigste der Thermosiphon-Kategorien, die 2D-Thermosiphon-Lamellen, sind einzelne Lamellen, die mit der Thermosiphon-Technologie ausgestattet sind. Thermosiphons werden in erster Linie wie Standardlamellen verwendet, um die effektive Lamellenoberfläche für die Wärmeableitung zu vergrößern, und sind in jede Lamelle eingebettet, um die Lamelleneffizienz und die Gesamtleistung zu erhöhen. Diese eingebetteten Thermosiphons, die in einem Loop-, Waben- oder Microchannel-Design erhältlich sind, verbessern die Leistung von Standard-Aluminiumlamellen erheblich. 2D-Thermosiphonlamellen reduzieren das Gewicht und können das Volumen des Kühlkörpers reduzieren, indem sie die thermische Leistung optimieren, und werden häufig verwendet, da sie mit anderen traditionellen thermischen Technologien gemischt und angepasst werden können.
Dies sind zwar die allgemeinen Kategorien für Thermosiphons bei Boyd, aber jeder kann an eine Vielzahl von Anwendungen angepasst werden. Wenn Sie Fragen zu unseren Thermosiphons haben oder welche für Ihr nächstes Projekt ideal ist, besuchen Sie unsere Website oder wenden Sie sich an unsere Experten.
