稿类别：工程技术类篇名： 水冷系统加入隔板流道之热传增益研究作者 .pdfVIP

稿類別：工程技術類 篇名： 水冷系統加入隔板流道之熱傳增益研究 作者： 賴柏翰。私立達德高級商工職業學校。機二乙 指導老師： 張紳虔老師 壹●前言 一、作品研究方向 散熱器與鰭片目前以銅鋁為主，其各有優缺點，鋁合金鰭片散熱器具有低技 術門檻、模具費低、開發期短，而本專題使用一鋁合金鰭柱，並結合銅珠堆疊使 其形成多孔性散熱器，有效大幅增熱傳面積，然而增加熱傳面積相對增加水流阻 力，在先期研究顯示充填黃銅珠造成冷流於散熱座中的流動阻力增加，冷流會自 動循流阻最小路徑通過散熱座，也就是冷流將不會先完全下沖至散熱座底部、再 轉90 度角朝橫向流動後向上往出口流出，這使得能進入散熱座底部之冷流量驟減， 將對熱傳產生負面影響，因此本專題將在先期設計下，增加隔板產生渠道，增加 其水流路徑，進而增加散熱效果。 二、研究流程 製作階段 規劃階段 實驗階段 分析階段 •搜集資料 •製作測試平台 確認平台完整• •統計數據 設計原型• •規劃實驗方法 性 •繪製圖表 討論構型• •擬訂實驗時程 •執行實驗 •套入公式 •製作成品 記錄數據• •分析結果 確認數據正確• 性 本實驗以穩態實驗方法探討堆疊銅珠與隔道設計對散熱座於強制水冷下之熱 傳增益，實驗設備如圖 1 所示，包括四個系統：(1) 水源循環系統、(2) 實驗測試 段與加熱系統、(3) 各式散熱座、(4) 資料擷取系統。循環水先儲存於水箱，並經 由可控制流量之馬達泵浦提供壓力推送至全部循環管路，進入測試段內部，最後 經過12cm 之散熱冷排降低水溫，在回到水箱中。實驗測試段與加熱系統的本體由 低熱傳導係數(1.4 W/m/K)之電木製成，電木之熱傳導係數低可有效減少熱損，散熱 座置於電木本體上，其上再蓋上壓克力上蓋，可防止熱量與空氣對流損失，並安 裝入、出口接頭，尺寸與構型如圖2 所示。 電木測試段下壁面黏貼不鏽鋼薄膜加熱片，不鏽鋼薄膜加熱片兩面均貼上鐵 氟龍薄膜絕緣，以防止加熱片與熱電耦直接接觸，造成熱電偶耦量測失誤，加熱 片由交流電源供應器供電加熱，散熱座底部從側向鑽孔穿過 TT-T-30SLE 熱電偶， 並於散熱座與加熱片接觸之底面穿出，並結球焊接於銅片與散熱座底面貼平(如圖 3) ，再與加熱片接觸，以利溫度擷取，熱電偶線另一端則從測試段本體底部穿出並 連接資料擷取器傳至電腦彙整，此外，散熱座的入口與出口處另設置熱電偶量取 流體溫度。溫度數據擷取系統為一台YOKOGAWA DA-100 之數據記錄器，利用數 據記錄器可記錄熱電偶所感測到的溫度變化，穩態溫度之判定以 15 分鐘內溫度變 化0.2℃以內。 圖1 水冷式熱傳實驗設備圖 圖2 電木測試段構型與尺寸 圖3 散熱座熱電偶位置圖 本實驗用鋁合金60x60 方形槽內具方柱陣列做為散熱座的基本構型以CNC 加 工铣出溝槽與鰭柱，其中方柱的數量為5.3x5.3x20mm9 隻，並填充了3 種不同徑粒 的銅珠分別為4 mm (d1) 、6 mm (d2) 、8mm(d3) ，所放置之銅珠數量如表1 所示，隔 板設計了2 種不同隔板，加上無隔板構型共3 種構型做實驗比較，如圖4 為無隔板 構型，如圖5 為左右S 型隔板設計，如圖6 為上下S 型隔板設計，表1 為3 種構型 加入銅珠的數量對應表，加上三種