堆叠铜粒于单边加热矩形槽道内之热传试验研究.PDFVIP

燃燒研討會 2009/5/25~26 台北 堆疊銅粒於單邊加熱矩形槽道內之熱傳實驗研究堆疊銅粒於單邊加熱矩形槽道內之熱傳實驗研究 堆疊銅粒於單邊加熱矩形槽道內之熱傳實驗研究堆疊銅粒於單邊加熱矩形槽道內之熱傳實驗研究 曾憲中 1 建國科技大學機械工程系 1 鄭澤明 2 空軍航空技術學院機械工程科2 陳易辰 3 建國科技大學機械工程系 3 摘要摘要 摘要摘要 本研究係以實驗方法探討堆疊銅粒式多孔性材料於單邊加熱之矩形槽道內之熱傳特性，採用空 氣為冷卻流體，以銅粒堆疊而成之多孔性材料充填於單邊加熱之矩形槽道內以增強散熱，銅粒之平均 粒徑(d)為2mm ，槽寬與粒徑比例( W/d固定為) 30 ，變動參數包括多孔性材料之相對長度(L/d=15, 30 與 60) 、相對高度(H/d=5, 10 與15) 、以及雷諾數(Re=570-4442) ，實驗結果指出當(L/d或) (H/d)愈小則平均 * 紐塞數( Nu )愈大，而考慮整體散熱能力( Nu 則以) (L/d=60, H/d=5)之多孔性材料能散逸最多之熱量， 本研究並歸納所有實驗數據獲得平均紐塞數( Nu )之經驗公式，可做為相關散熱模組設計的參考。 關鍵字：關鍵字 ：堆疊銅粒、矩形槽道、熱傳、實驗。 關鍵字關鍵字 ：： 一、一、前言前言 之熱傳，發現在小 Peclet數時全展流區的紐塞數 一一、、前言前言 在現今高科技時代中各種精密電子產品設 主要受槽道效應(channeling effect)影響，但當 計均朝向輕盈短小及多功能化之發展，而高密度 Peclet 數增大時，則改由橫向熱散逸 (thermal 電子元件體積越來越小時，其單位體積的發熱量 dispersion)效應主導全展流區的紐塞數，此外， 相對大幅度升高，不僅對使用上的效率、操縱穩 橫向熱散逸(thermal dispersion) 效應在熱入口區 定性與精密電子產品壽限都會有直接的影響；積 的影響較弱，而在大 Peclet數時，槽寬 -粒徑比 體電路的密度和速度快速激增，使得單位體積發 例 (Dh/d)顯著影響熱傳，這要再次歸因於橫向熱 熱量不斷提高，如果不善加處理，電子零件往往 散逸 (thermal dispersion)效應；Jiang 等人 [4] 以實 被局部的高溫損壞，因此如何將熱量散逸到電子 驗方法觀察堆疊球粒槽流之熱流特性，發現當球 裝備外面以提高其可靠度，是發展高功率積體電 粒之熱傳導係數值愈大則熱傳能力將愈好，而紐 路所刻不容緩的問題；因此在基板上安裝散熱座 塞數會隨青銅粒的粒徑減小而增大，但減小玻璃 再藉由強制空氣對流進行冷卻，是已被證明相當 球粒的粒徑卻會減小紐塞數；Winterberg 與 經濟而有效之散熱技術，多孔性介質散熱座具有 Tsotsas [5]研究堆疊球粒槽流其之熱流數學模 比傳統鰭片散熱座更多的有效熱交換面積，是有 型，並整理了許多堆疊球粒槽流之熱傳實驗研 效提升系統散熱冷卻技術致力研究的方向，多年 究。在流阻方