Caloduc

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Un dissipateur thermique (aluminium) avec un caloduc (cuivre)

Dissipateur thermique de processeur d'ordinateur avec caloduc et ventilateur

Caloduc, du latin calor « chaleur » et de ductus « conduite », désigne des éléments conducteurs de chaleur. Appelé heatpipe en anglais (signifiant littéralement « tuyau de chaleur »), un caloduc est destiné à transporter la chaleur grâce au principe du transfert thermique par transition de phase d'un fluide (chaleur latente).

Sommaire

1 Principe de base
2 Domaines d'applications
3 Histoire
4 Notes et références de l'article
5 Voir aussi
- 5.1 Articles connexes
- 5.2 Liens et documents externes

[modifier] Principe de base

Un caloduc se présente sous la forme d’une enceinte hermétique qui renferme un fluide en équilibre avec sa phase gazeuse et sa phase liquide, en absence de tout autre gaz.
À un bout du caloduc, celui près de l'élément à refroidir, le liquide chauffe et se vaporise en emmagasinant de l'énergie provenant de la chaleur émise par cet élément. Ce gaz remonte alors le caloduc jusqu'à arriver près d'un dissipateur thermique par exemple (ou d'un autre système de refroidissement) où il sera refroidi, jusqu'à ce qu'il se condense pour redevenir à nouveau un liquide, et céder de l'énergie à l'air ambiant sous forme de chaleur.
Le liquide doit alors retourner à son point de départ, mais la gravité n'est pas toujours utilisable (par exemple à cause de la position du caloduc), et on préfère utiliser la capillarité. Pour cela on fait notamment appel à des structures composées de mailles (appelées screen mesh wicks en anglais) ou de poudres métalliques fritées. Il est également possible de réaliser des rainures à l'intérieur du tube constituant le caloduc. Une manière récente d'améliorer encore davantage la vitesse et la force de capillarité des caloducs sur de courtes distances est l'utilisation de mousse métallique.

Lorsqu'ils sont correctement dimensionnés, les caloducs offrent une conductivité thermique bien plus élevée que les métaux usuels (cuivre et aluminium), ce qui les rend supérieur à la simple conduction. Dans certains cas favorables, ils permettent de se passer de ventilation.

[modifier] Domaines d'applications

Ils sont utilisés depuis plusieurs années dans des domaines très variés comme le ferroviaire, l’aérospatial, sur des composants électroniques de logique et d'électronique de puissance.

Récemment, l’utilisation de dissipateurss à caloducs s'est démocratisée dans les domaines du refroidissement de microprocesseurs pour micro-ordinateurs, dans le cadre d'aircooling. Les caloducs sont de plus en plus présents, sur beaucoup des nouveaux ventirads milieu et haut de gamme.

[modifier] Histoire

Le principe du caloduc a été découvert dans les années 1930, mais aucun usage industriel n'avait été trouvé. En 1963, au laboratoire de Los Alamos, grâce aux travaux du physicien George Grover^[1], une application de ce principe fut mise au point : le premier caloduc. Celui-ci était composé d'un tube de 19 mm de diamètre et de 900 mm de longueur, et de sodium pour le fluide caloporteur. Il fonctionna à une température d'environ 827°C avec une puissance de chauffe de 1 kW.^[2]