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研究生: 張家瑋
Chia-Wei Chang
論文名稱: 操作之平板熱管中燒結毛細蒸發區之可視化觀察與量測
Visualization and Measurement for Sintered-Wick Evaporator in an Operating Flat-Plate Heat Pipe
指導教授: 王訓忠
Shwin-Chung Wong
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: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 熱管可視化蒸發熱阻
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  • 實驗透過自行設計之可視化平板熱管對蒸發區進行可視化之觀察與量測,探討毛細結構與蒸發熱阻之關係以及絕熱段溫度對毛細結構之影響。在厚度0.4mm以及1mm兩種燒結銅網毛細結構下,實驗過程中均無任何沸騰的現象發生,其原因推測為過熱度不足而無法引起沸騰現象。本實驗並將蒸發區局部採用燒結銅粉而其餘部分為燒結銅網之毛細結構進行觀測,發現其蒸發熱阻與燒結銅網之毛細結構低,其原因推測為燒結銅粉之等效熱傳導係數較佳,此外,雖然燒結銅粉之成核址較多,在實驗過程中依然未有沸騰現象產生。蒸發熱阻值先隨加熱量增加而減小,但達最小值後會因蒸發區內形成局部乾化而上升。具最小蒸發熱阻值的加熱量與注水量及毛細厚度有關。
    本研究透過調整冷卻水溫的方式探討絕熱段溫度對蒸發熱阻之影響,並發現在較高的絕熱段溫度下操作,其蒸發熱阻的確會有降低的現象,且透過可視化的觀察發現在相同加熱量但絕熱段溫度較高下,蒸發區毛細結構表面之液膜會較薄,其原因推估可能是絕熱段溫度提高後,熱管內部之溫度亦同步升高導致表面張力下降,故毛細力也隨之下降。但詳細原因尚待深入探討。


    目 錄 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 2 第二章 原理簡介與文獻回顧 4 2.1 平板熱管工作原理 4 2.2 平板熱管之熱傳模式 4 2.3 薄液膜蒸發熱傳 6 2.4成核沸騰熱傳(NUCLEATE BOILING) 8 2.5 平板熱管內之成核沸騰 11 2.6 影響蒸發熱阻之參數 13 第三章 實驗方法 22 3.1 實驗設計 22 3.2 實驗設備與配置 25 3.3 實驗步驟 26 3.3.1 前置作業流程 26 3.3.2 實驗進行流程 28 3.4 實驗數據計算方式 28 第四章 實驗結果與討論 35 4.1 毛細結構與蒸發熱阻之關係 35 4.1.1 厚度0.4mm燒結銅網,2*100mesh 36 4.1.2 厚度0.4mm燒結銅網,100mesh + 2*200mesh 38 4.1.3 厚度1mm燒結銅網,4*100mesh+2*200mesh 40 4.1.4 厚度0.4 mm 2*100mesh配合蒸發區局部燒結銅粉 42 4.2 熱管操作溫度對蒸發熱阻之影響 46 第五章 結論與建議 61 5.1 結論 61 5.2 未來改善之建議 62 參考文獻 63 圖 表 目 錄 表3. 1 銅網規格 30 圖2. 1平板熱管剖面圖 16 圖2. 2平板熱管熱傳機制示意圖[4] 16 圖2. 3金屬網之熱傳模式示意圖[17] 17 圖2. 4毛細結構中的半月膜示意圖 17 圖2. 5半月液膜示意圖[6] 18 圖2. 6半月膜及壓力梯度趨勢圖 18 圖2. 7金屬銅網所形成之半月膜示意圖 19 圖2. 8半月液膜對壁面溫度分佈之影響 19 圖2. 9基本沸騰曲線 20 圖2. 10接觸角示意圖 20 圖2. 11三相接觸點力平衡示意圖 21 圖2. 12氣體在凹坑內的滯留示意圖 21 圖3. 1實驗設備配置圖 30 圖3. 2加熱台剖面圖 31 圖3. 3彈簧壓力座 31 圖3. 4熱電偶配置圖 32 圖3. 5可視化平板熱管設計圖 32 圖3. 6熱損失百分比溫度量測點 33 圖3. 7鋁合金冷板設計圖 33 圖3. 8注水設備示意圖 34 圖3. 9蒸發區熱傳路徑示意圖 34 圖4. 1燒結銅網蒸發區溫度/蒸發區底板溫度與輸入熱之關係圖 49 圖4. 2(b) 燒結銅網2*100mesh之PPHL與輸入熱關係圖 50 圖4. 3燒結銅網2*100mesh之水位判定圖 51 圖4. 4燒結銅網1*100mesh+2*200mesh之蒸發區溫度/蒸發區底板溫度與輸入熱關係圖 52 圖4. 5燒結銅網1*100mesh+2*200mesh之蒸發熱阻與輸入熱關係圖 52 圖4. 6燒結銅網1*100mesh+2*200mesh 水位判定圖 53 圖4. 7燒結銅網4*100mesh+2*200mesh之蒸發區溫度/蒸發區底板溫度與輸入熱關係圖 54 圖4. 8燒結銅網4*100mesh+2*200mesh之蒸發熱阻與輸入熱關係圖 54 圖4. 9燒結銅網4*100mesh+2*200mesh 水位判定圖 55 圖4. 10燒結銅網2*100mesh配合蒸發區燒結銅粉,蒸發區溫度/蒸發區底板溫度與輸入熱關係圖 56 圖4. 11燒結銅網2*100mesh配合蒸發區燒結銅粉之蒸發熱阻與輸入熱關係圖 56 圖4. 12燒結銅網2*100mesh配合蒸發區燒結銅粉之水位判定圖 57 圖4. 13燒結銅網2*100mesh配合蒸發區燒結銅粉,蒸發區溫度/蒸發區底板溫度與輸入熱關係圖 58 圖4. 14燒結銅網2*100mesh配合蒸發區燒結銅粉之蒸發熱阻與輸入熱關係圖 59 圖4. 15燒結銅網2*100mesh+銅粉(35℃) 水位判定圖 60

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