鳍片表面倾斜角度对非导电液体池沸腾之影响.ppt

鰭片表面傾斜角度對非導電液體池沸騰之影響 隨著半導體製程技術之演進，電子晶片產品功率的大幅提升，由其以高功率的多核心中央處理器在運作時約能產生大約150W~250W的熱量，若散熱系統之性能無法提升，則其效能將會隨之遞減，運轉速度也降低。可攜式電子產品已成為現今之主流，例：NB、PDA、GPRS…等。 如在NB使用上，隨著使用者在不同情況下使用，則可能使電子產品在不同傾角下操作，而散熱裝置亦隨之改變。然而，筆者進行不同傾斜角之熱傳實驗，以探討不同加熱面傾角對熱傳性能之影響。 在1984年Nishikawa[1]以水為工作液體，並在175×42mm2之銅質加熱面進行沸騰實驗，且探討加熱面角度之傾斜角度(0o~150o)；研究發現熱傳性能僅在低輸入熱通時，沸騰熱傳性能隨加熱面角度之增加而上升。 Pariarone[2]改變沸騰測試容器之傾斜角度(0o~90o)，並以表面粗度為0.6μm，加熱面積7.07mm2之加熱銅塊，以比較FC-72與HFE-7100在改變腔體角度時，對熱傳性能之影響；實驗發現熱傳性能亦在低熱通量時，熱傳性能隨容器角度的增加而上升。 Chien and Webb[5]提出結構表面之核沸騰模型。結構表面之總熱通量為兩種熱傳機制之總合：渠道熱通量與表面熱通量之機制，來達到熱傳遞的目的。 本研究中以1cm2之加熱面積，並配合不同傾斜角度與光滑及鰭片表面，以探討不同輸入熱通量下對沸騰熱傳性能之影響。 沸騰測試設備與實驗方法 2.2 實驗參數範圍 分析不同傾斜加熱面對熱傳性能之影響 比較鰭片表面與光滑表面之沸騰性能 水平加熱面之沸騰熱傳機制-光滑表面 結論 綜合以上之結果與討論，其可歸納以下幾點結論: 1. 鰭片表面之沸騰熱傳性能為光滑表面的兩倍。 2. 光滑表面與鰭片表面，在漸增熱通量(q”plain ≦38%CHF；qFinned ≦ 41%CHF)條件下，沸騰熱傳性能隨加熱表面傾斜角度增加而提升。 3. 由沸騰機制得知鰭片表面，其氣泡脫離直徑約在0.2~0.35mm 之間，因此匹配0.2mm 之渠道寬度條件下，更可加快高氣泡成核頻率，進而提升沸騰熱傳性能。 * * Paper review 2.1 實驗系統之架設 如圖二所示，測試表面厚度2mm中心處進行細穴放電，孔徑與深度分別為為0.5mm與5mm，以埋設兩支熱電偶，溫度取樣間距為3.3mm，因此可量到表面中心溫度(Ti1與Ti2)，此溫度經修正後可求出表面溫度。腔體內設置一電子式壓力計，可測量腔體內之全壓。 如圖三所示，藉由電子顯微鏡所拍攝測試表面之結構，參數鳍片寬度(Wf)鳍片高度(Hf)、渠道寬度(Wt)及，分別為0.2mm、0.5mm及0.2mm。 進行本實驗前，已進行4次除氣動作，其過冷度可控制在2oC以內，如圖四所示。 結果與討論- 光滑表面過熱度為8.08K和熱通量為2.95W/cm2時，沸騰機制由圖片分析可知氣泡直徑在0.5~1mm之間 在相同熱通量下，過熱度為6K ，氣泡脫離直徑約在0.2~0.35mm之間；氣泡成核尺寸與脫離直徑皆小於光滑表面，且氣泡脫離測試表面之成核頻率為5ms，因此沸騰熱傳性能優於光滑表面。 水平加熱面之沸騰熱傳機制-鰭片表面 鰭片表面在輸入熱通量測至CHF時氣泡脫離幾何尺寸已成為塊狀氣泡，導致液體不易回補至測試表面，進而降低沸騰熱傳性能。 *