I. Giới thiệu về ống nhiệt vòng và bộ bay hơi phẳng
Ống nhiệt vòng (LHP) là thiết bị truyền nhiệt hai pha thụ động, hoạt động dựa trên quá trình chuyển pha và các lực tự nhiên như lực mao dẫn hoặc trọng lực. Khác với ống nhiệt truyền thống (HP), pha hơi và lỏng trong LHP chảy trong các ống riêng biệt, và chỉ xảy ra trong bộ bay hơi có cấu trúc lỗ xốp. LHP có nhiều ưu điểm như tính linh hoạt, khả năng nhỏ gọn, hiệu suất truyền nhiệt cao với điện trở nhiệt thấp và độ tin cậy cao. Bộ bay hơi phẳng được nghiên cứu trong kỹ thuật hóa học nhằm tối ưu hóa hiệu suất nhiệt và ứng dụng trong các hệ thống làm mát thiết bị điện tử hiện đại.
1.1. Nguyên lý hoạt động của ống nhiệt vòng
LHP hoạt động dựa trên quá trình bay hơi và ngưng tụ của chất lỏng làm việc. Khi nhiệt được cung cấp tại bộ bay hơi, chất lỏng bay hơi và di chuyển đến bộ ngưng tụ, nơi nó giải phóng nhiệt và chuyển trở lại dạng lỏng. Quá trình này được duy trì nhờ lực mao dẫn trong cấu trúc xốp của bộ bay hơi.
1.2. Ứng dụng của ống nhiệt vòng trong kỹ thuật hóa học
LHP được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống quản lý nhiệt của thiết bị điện tử, đặc biệt là trong các trung tâm dữ liệu (DC). Với khả năng làm mát hiệu quả, LHP giúp giảm tiêu thụ năng lượng và giải quyết các vấn đề môi trường liên quan đến hệ thống làm mát.
II. Nghiên cứu thực nghiệm về ống nhiệt vòng với bộ bay hơi phẳng
Nghiên cứu thực nghiệm tập trung vào việc đánh giá hiệu suất của ống nhiệt vòng với bộ bay hơi phẳng trong các điều kiện khác nhau như hướng đặt, chất lỏng làm việc và điều kiện làm mát. Kết quả cho thấy LHP có thể hoạt động ổn định trong phạm vi công suất nhiệt từ 50 đến 520 W, với nhiệt độ bề mặt không vượt quá 105°C. Hiệu suất nhiệt của LHP được cải thiện đáng kể khi tăng công suất nhiệt, với điện trở nhiệt tối thiểu đạt 0.149 K/W.
2.1. Thiết kế và chế tạo bộ bay hơi phẳng
Bộ bay hơi phẳng được thiết kế với cấu trúc xốp bằng thép không gỉ và sử dụng nước làm chất lỏng làm việc. Thiết kế này giúp tối ưu hóa quá trình bay hơi và cải thiện hiệu suất truyền nhiệt.
2.2. Kết quả thực nghiệm và phân tích
Kết quả thực nghiệm cho thấy LHP hoạt động hiệu quả trong cả điều kiện có trọng lực và điều kiện nằm ngang. Trong điều kiện có trọng lực, LHP có thể làm mát với công suất 350 W, duy trì nhiệt độ bề mặt ở mức 85°C. Trong điều kiện nằm ngang, LHP hoạt động ổn định với công suất từ 10 đến 94 W.
III. Tối ưu hóa thiết kế và ứng dụng công nghiệp
Nghiên cứu này đề xuất các cải tiến trong thiết kế bộ bay hơi phẳng để tăng cường hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Tối ưu hóa thiết kế bao gồm việc ngăn chặn sự kết nối giữa buồng hơi và buồng bù, giúp cải thiện quá trình tuần hoàn chất lỏng. Ứng dụng của LHP trong công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống làm mát trung tâm dữ liệu, mang lại hiệu quả cao về năng lượng và môi trường.
3.1. Cải tiến thiết kế bộ bay hơi
Thiết kế mới của bộ bay hơi giúp dễ dàng thay thế cấu trúc xốp và đế bay hơi, đồng thời ngăn chặn sự kết nối giữa buồng hơi và buồng bù. Điều này giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của LHP.
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp
LHP được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống làm mát thiết bị điện tử và trung tâm dữ liệu. Với khả năng làm mát hiệu quả, LHP giúp giảm tiêu thụ năng lượng và giải quyết các vấn đề môi trường liên quan đến hệ thống làm mát.
