鳍片表面倾斜角度对非导电液体池沸腾之影响

1、鰭片表面傾斜角度對非導電液體池沸騰之影響鰭片表面傾斜角度對非導電液體池沸騰之影響Paper reviewl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150W250W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。l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。 l 在1984年Nishikawa1以水為工作液體，並在175

2、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(0o150o)；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。lPariarone2改變沸騰測試容器之傾斜角度(0o90o)，並以表面粗度為0.6m，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。lChien and Webb5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。l本研究中以1cm2之加熱面積，並配合不同傾

3、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沸騰測試設備與實驗方法2.1 2.1 實驗系統之架設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。2.2 2.2 實驗參數範圍實驗參數範圍如圖三所示，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

4、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。分析不同傾斜加熱面對熱傳性能之影響分析不同傾斜加熱面對熱傳性能之影響結果與討論結果與討論-比較鰭片表面與光滑表面之沸騰性能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水平加熱面之沸騰熱傳機制-光滑表面光滑表面過熱度為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0.51mm之間 在相同熱通量下，過熱度為6K ，氣泡脫離直徑約在0.20.35mm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。 結論l綜合以上之結果與討論，其可歸納以下幾點結論:l1. 鰭片表面之沸騰熱傳性能為光滑表面的兩倍。l2. 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。l3. 由沸騰