Chambres à vapeur

Les chambres à vapeur de Wakefield Thermal sont utilisées pour transférer de la chaleur sur une distance avec une très faible résistance thermique. Cela est utile lorsque de petites sources de chaleur doivent être dissipées sur une vaste zone.Les chambres à vapeur sont une application à changement de phase fluide car elles utilisent une boucle fermée pour transférer la chaleur rapidement par le biais de l'évaporation et de la condensation dans la chambre. L'aspect particulièrement utile dans les conceptions est que les chambres à vapeur transfèrent la chaleur sur un plan, diffusant la chaleur plus efficacement qu'un caloduc qui transporte la chaleur sur une distance en ligne droite.

Les chambres à vapeur, comme les caloducs, ne dissipent pas réellement la chaleur dans l'environnement, mais servent à déplacer la chaleur de manière efficace dans un système thermique. Une chambre à vapeur est fabriquée à partir de plaques en cuivre (haut et bas) avec une structure de mèche interne qui est scellée sur le périmètre avec une petite quantité d'eau à l'intérieur. À mesure que la chaleur est appliquée à la chambre, l'eau bout et se transforme en gaz, qui se déplace vers la section plus froide de la chambre à vapeur. Là, la chaleur est dissipée via un échangeur thermique externe, où elle se retransforme en liquide. C'est l'évaporation et la condensation de l'eau qui forment une action de pompe pour déplacer l'eau (et par conséquent la chaleur) de la zone de la source de chaleur vers toutes les autres zones de la chambre à vapeur.

Il existe plusieurs types de structure de mèche pouvant être utilisés dans la chambre à vapeur, mais la plupart des chambres commerciales sont classifiées comme maillage ou poudre. Dans les deux cas, la poudre ou le maillage recouvre les surfaces des plaques en cuivre pour permettre à l'eau de circuler dans toutes les directions dans la zone de la chambre à vapeur. Souvent, lorsque le maillage est utilisé en tant que structure de mèche, des mailles de différentes tailles sont utilisées ensemble pour améliorer la condensation ou le transfert de liquide selon la taille des vides. Les chambres à vapeur sont optimisées en orientations horizontales. Les effets de la gravité peuvent varier en fonction de l'orientation et de l'application, mais il faut envisager des performances inférieures en cas d'utilisation en dessous de 15° de non-horizontalité.

Durant le processus de fabrication, des colonnes en cuivre sont utilisées dans la chambre à vapeur pour supporter les plaques qui agissent comme des couvercles et contiennent le liquide et la vapeur. Le maillage en cuivre est orienté dans la chambre et pressé contre les plaques en cuivre. Les plaques sont scellées sur le périmètre par assemblage par diffusion. Dans certains cas, le brasage ou le soudage sont utilisés, mais l'assemblage par diffusion permet une meilleure étanchéité compatible avec de plus hautes températures pour la chambre à vapeur. Le processus d'assemblage par diffusion permet également au maillage de coller aux plaques en cuivre.

Les chambres à vapeur sont utilisées dans de nombreux environnements difficiles tels que les ordinateurs et les data centers, les télécommunications, l'aérospatiale et les transports. Elles ont démontré leur robustesse et leur fiabilité depuis de nombreuses années dans ces types d'applications.

De nombreux systèmes thermiques bénéficient de l'ajout de chambres à vapeur, plus particulièrement lorsque les sources de chaleur sont denses et que l'échangeur thermique final est beaucoup plus volumineux, et que la chaleur depuis la source doit être répartie sur une zone plus étendue pour utiliser l'échangeur thermique de manière plus efficace. Les applications informatiques, telles que les processeurs, les cartes graphiques et d'autres jeux de puces nécessitent une haute puissance dissipée thermiquement dans une zone compacte. Les combinaisons de dissipateurs thermiques et ventilateurs utilisées dans ces applications peuvent offrir de hautes performances de dissipation à température ambiante, mais une grande partie de la bataille est de diffuser la chaleur vers l'échangeur thermique avec un changement de température aussi minime que possible. Les chambres à vapeur excellent dans ce domaine et peuvent transférer des charges de chaleur importantes depuis de petites zones avec une différence de température très petite.