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研究生: 趙淇
Chao, Chi
論文名稱: 含金屬網毛細結構之平板熱管蒸發熱阻之研究
Evaporation Resistance of Flat Heat Pipe Having Metallic Mesh Wick
指導教授: 王訓忠
Wong, Shwin-Chung
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 64
中文關鍵詞: 熱管平板熱管可視化蒸發熱阻銅網
外文關鍵詞: heat pipe, flat heat pipe, observation, evaporation resistance, copper mesh
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  • 本研究以可視化的實驗方法探討平板熱管之蒸發熱阻。本研究將利用銅網作為毛細結構,以去離子水做為工作流體,且直接測量熱管內工作流體溫度,並配合觀察熱管內部物理現象,探討蒸發熱阻值與熱傳機制之關聯。實驗工作針對由不同網目大小組合但總厚度固定為0.4mm之毛細蒸發結構進行觀察與量測,結果顯示,在操作的平板熱管中蒸發區均無沸騰發生。推其原因是,厚度薄的燒結銅網毛細結構在低壓環境中蒸發區底板壁面的過熱度不大,未能啟動核沸騰,所以熱傳機制以蒸發為主。毛細極限為影響平板熱管熱負載範圍的重要因素,毛細極限發生前,蒸發熱阻隨著輸入瓦數上升而下降,毛細極限發生後,由於部分乾化發生使得熱傳率降低,導致蒸發熱阻增加。此外,孔隙較小的毛細結構在中高瓦數運作下有比較高的熱傳率且能將高熱傳率的狀況維持一段時間,比較不容易出現局部乾化的現象。


    目錄 頁次 摘要 I 誌謝 II 目錄 III 圖表目錄 V 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 3 第二章 平板熱管原理簡介與回顧 5 2.1 平板熱管的工作原理 5 2.2 平板熱管之熱傳模式 6 2.3 薄膜蒸發熱傳(THIN FILM EVAPORATION) 7 2.4 成核沸騰熱傳(NUCLEATE BOILING) 10 2.5 平板熱管內之成核沸騰 13 2.6 蒸發熱阻對平板熱管之重要性 14 2.7 研究目的 17 第三章 實驗方法 26 3.1 實驗設備與配置 26 3.2 實驗設計 27 3.3 實驗參數與參數範圍 30 3.4 實驗步驟 32 3.4.1 前置作業流程 32 3.4.2 實驗進行流程 34 3.5 實驗數據計算方式 34 3.6 實驗良率檢測 35 第四章 實驗結果與討論 43 4.1 可視化實驗 43 4.1.1圖像判別 43 4.1.2可視化之結果 44 4.2 蒸發熱阻與不同金屬網目之組合之關係 46 4.3 平板熱管毛細蒸發區之熱傳機制 49 第五章 結論與建議 60 5.1 結論 60 5.2 建議 61 參考文獻 62 圖表目錄 表3.1 真空級別表【23】 37 表3.2 銅網規格 37 圖2.1 平板熱管剖面圖 19 圖2.2 平板熱管熱傳機制示意圖[4] 19 圖2.3 金屬網之熱傳模式示意圖[17] 20 圖2.4 毛細結構中的半月膜示意圖 20 圖2.5 半月液膜示意圖[6] 21 圖2.6 半月膜及壓力梯度趨勢圖 21 圖2.7 金屬銅網所形成之半月膜 22 圖2.8 半月液膜對壁面溫度分布之影響 22 圖2.9 基本沸騰曲線 23 圖2.10 接觸角示意圖 23 圖2.11 三相接觸點力平衡 24 圖2.12 氣體在凹坑內的滯留 24 圖2.13 各種熱傳效應之熱傳系數[12] 25 圖3.1 實驗設備配置圖 38 圖3.2 加熱台剖面圖 38 圖3.3 彈簧壓力座 39 圖3.4 熱電偶配置圖 39 圖3.5 可視化平板熱管設計圖 40 圖3.6 熱損失百分比溫度量測點 40 圖3.7 鋁合金冷板設計圖 41 圖3.8 注水設備示意圖 41 圖3.9 蒸發區熱傳路徑示意圖 42 圖4.1 可視化觀察區示意圖 52 圖4.2 不同網目無水與有水之差異圖 52 圖4.3 2×100毛細結構之可視化結果 53 圖4.4 100+2×200毛細結構之可視化結果 54 圖4.5 4×200毛細結構之可視化結果 55 圖4.6 蒸發熱阻與輸入瓦數之關係 56 圖4.7 底板熱損失率(PPHL)與輸入瓦數之關係 56 圖4.8 蒸發區內部溫度(T2)與輸入瓦數之關係 57 圖4.9 2×100毛細結構之熱管溫度分佈圖 57 圖4.10 100+2×200毛細結構之熱管溫度分佈圖 58 圖4.11 4×200毛細結構之熱管溫度分佈圖 58 圖4.12 過熱度(T1-T2)與輸入瓦數之關係 59

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