Analisi termica di dissipatori di calore innovativi integrati con accumulo di calore latente

L’elaborato in questione ha come argomento principale l’analisi termica di dissipatori di calore utilizzabili nel processo di raffreddamento di componenti elettronici. In particolare, vengono presentate sia prove sperimentali effettuate in laboratorio, che simulazioni numeriche realizzate con il software ANSYS Fluent. Le tipologie di dissipatori di calore (detti heat sink in inglese) analizzate dettagliatamente sono due e sono caratterizzati entrambi dalla stessa geometria, avente una base quadrata con lato di lunghezza 100 mm e alette alternate. La differenza tra i due diversi dissipatori sta nel materiale con cui sono realizzati, infatti, il primo è totalmente in alluminio; invece, il secondo è caratterizzato da un involucro esterno in rame la cui cavità viene riempita di PCM, ovvero materiale a cambiamento di fase (phase change material in inglese). La presenza della cavità riempita di PCM è la caratteristica che rende innovativo questo dissipatore di calore, in quanto non si trovano in letteratura heat sink simili a quello proposto. Inoltre, grazie all’utilizzo del PCM, si sfrutta l’elevato calore latente che caratterizza questi materiali, con la speranza di poter migliorare le prestazioni generali di raffreddamento nel settore dell’elettronica da parte del dissipatore di calore innovativo proposto, rispetto a quelli attualmente commercializzati. Sono state inoltre effettuate delle prove sperimentali con lo stesso heat sink in rame appena descritto, ma con la cavità riempita d’acqua al posto del PCM, con risultati piuttosto deludenti, che portano ad escludere tale provino da ulteriori analisi, focalizzandosi maggiormente sul provino in rame riempito di PCM e quello classico in alluminio. Dunque, l’obbiettivo di questo elaborato verte nella realizzazione di un confronto tra prestazioni termiche del dissipatore di calore più tradizionale, ovvero quello in alluminio, con le prestazioni del heat sink innovativo realizzato in rame e riempito di PCM. Il PCM utilizzato nelle prove è l’RT-40.