Charakterisierung von Pulsating Heat Pipes (PHPs) und Vapor Chambers (CC)
Pulsating Heatpipes und Vapor Chambers gewinnen eine immer größere Bedeutung als hochperformante Wärmespreizer und -Transporter. Um diese thermisch zu charakterisieren, wird eine definierte Wärmequelle und Senke an jeweils anwendungsnahen Stellen angebracht. Über Thermoelemente, die die Temperaturen der Wärmequelle und senke messen und bekannter Verlustleistung lässt sich ein thermischer Widerstand zwischen jenen bestimmen. Über eine Wärmebildkamera lässt sich die Temperaturverteilung und Temperaturhomogenität begutachten.
Messgrößen:
- Thermischer Widerstand in Abhängigkeit von Temperatur und Heizleistung
Materialien und Anwendungsgebiete:
- Pulsating Heatpipes
- Vapor Chambers
- Side by Side Test
- Bestimmung der Temperaturverteilung
Prüfstand zur thermischen Charakterisierung von Wärmespreizern wie bspw. Pulsating Heatpipes und Vapor Chambers
Anwendungsbeispiel 1: Dryout einer Pulsating Heatpipe (PHP)
Pulsierende Heatpipes werden mit einem Arbeitsfluid betrieben, welches für einen hohen Wärmeübergang ständig der Aggregatszustand wechselt. Das Medium wechselt dabei zyklische zwischen flüssiger und gasförmiger Phase. Bei diesem Vorgang kommt es zu großen Wärmeübergangskoeffizienten.
Je nach Arbeitsfluide gibt es Arbeits- bzw. Temperaturbereiche, welche eingehalten werden müssen, da ansonsten die Performance des Wärmespreizers einbricht.
Dargestellt ist hier eine Überschreitung des Arbeitsbereichs des Arbeitsfluids infolge stetig ansteigender Heizleistungen. Dabei werden folgende Phasen durchschritten:
- 0 s bis ca. 350 s
- Die PHP befindet sich im Normalbetrieb.
- Der steigende Temperaturunterschied zwischen Heiß- und Kaltseite deutet auf einen bevorstehenden Dryout hin. Für die abzuführende Leistung ist diese PHP daher nicht ausgelegt.
- 350 s bis ca. 1220 s
- Die PHP befindet sich im Dryout.
- Die größeren Temperaturunterschiede zeigen, dass auch der thermische Widerstand deutlich gestiegen ist.
- 1220 s bis ca. 2000 s
- Die an die PHP angeschlossene Heizquelle wird abgeschaltet.
- Der Temperatursprung der Kaltseite bei ca. 1350 s zeigt, wie die PHP kurzzeitig wieder in den Normalbetrieb wechselt. Die abzuführende Leistung ist durch die Abschaltung der Heizquelle geringer geworden.
