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研究生: 王士文
Shih-Wen Wang
論文名稱: 微型毛細泵吸環路之蒸發區微流道設計與研製
Design and Fabrication of Microchannel in Evaporator for Micro-Capillary-Pumped-Loop
指導教授: 林唯耕
Wei-Keng Lin
曾繁根
Fan-Gang Tseng
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 74
中文關鍵詞: 微型毛細泵吸環路微流體微冷卻器微機電毛細壓差
外文關鍵詞: Micro-CPL, Micro Fluid, Micro Cooler, MEMS, Capillary Pressure, Nozzle-Diffuser
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  • 近年來在微流體應用當中,由於微機電系統製程上的精進,利用縮小微流道尺寸,使流體藉由毛細力來帶動整個系統循環,達到被動式運作的目的。在這些採用自然力的被動式微流體系統中,探討其液氣介面或液固介面間表現的行為是主要的重點。
      本研究主要針對微型毛細泵吸環路(Micro-CPL)之蒸發區做肋骨微流道設計,此蒸發區同時可應用於微型甲醇燃料電池(Micro-DMFC)之反應區當中。上述兩個系統要能正常運作,流體必須先克服階梯障礙,使流體能順利帶進蒸發區。之後當液體受熱產生蒸氣時,蒸發區產生之背壓回推液體,期望藉由前端肋骨結構密集排列設計,利用毛細力或漸縮漸擴(Nozzle-Diffuser)效應阻擋其回推。最後蒸氣產生處留一空間(Chamber),使其能往蒸氣流道方向帶出。
      本實驗設計一大小為6mm×5mm之蒸發區結構,針對前端不同間隙之肋骨結構以及不同深度所產生的深寬比(Aspect Ratio)差異,對其液體流進蒸發區速度,抵抗氣體回衝能力,以及佈滿蒸發區時間做比較分析。


    第一章 緒論 1 1-1 前言………………………………………………………………1 1-2 微流體系統簡介……………...…………...……………………..3 1-3 微冷卻系統簡介…………………………………………………3 1-4 文獻回顧…………………………………………………………5 1-4.1 微型毛細泵吸環路蒸發區…………………………………8 1-5 研究動機與目的…………………………………………………9 1-6 章節概述………………………………………………………..10 第二章 原理分析與理論模式 10 2-1 微型毛細泵吸環路工作原理…………………………………..10 2-2 微型毛細泵吸環路分析模型…………………………………..12 2-3 微型毛細泵吸環路理論模式…………………………………..15 2-4 漸縮漸擴微流道………………………………………………..18 2-5 液體注入………………………………………………………..19 2-6 抗回衝原理……………………………………………………..21 第三章 實驗設計與製程規畫 24 3-1 蒸發區微流道設計……………………………………………...24 3-1.2 蒸發區前端平行肋骨結構設計…………………………..24 3-1.3 蒸發區前端V型結構Nozzle-Diffuser設計…………….25 3-1 製程規劃………………………………………………………..27 1-2.1 光罩設計…………………………………………………..28 1-2.2 蒸發區微流道製程………………………………………..28 3-2 製程結果與討論………………………………………………..33 1-3.1 第一代蒸發區設計結果…………………………………..33 1-3.2 第二代蒸發區設計結果…………………………………..34 3-3 實驗拍攝裝置…………………………………………………..37 3-4 毛細壓差量測方法……………………………………………..38 1-5.1 毛細壓差量測步驟………………………………………..39 第四章 目前實驗成果與討論 26 4-1 液體帶進蒸發區前端拍攝結果與討論………………………..40 4-1.1 液體帶進蒸發區前端之液體流速分析(深度75μm)…….43 4-1.2 液體帶進蒸發區前端之液體流速分析(深度90μm)…….46 4-1.3 液體帶進蒸發區前端之液體流速分析(深度120μm)…...49 4-2 液體佈滿整個蒸發區拍攝結果與討論………………………..53 4-2.1 蒸發區前後端平行肋骨結構設計………………………..53 4-2.2 蒸發區前端V-Nozzle-Diffuser後端交叉肋骨結構設計..57 4-2.3 液體佈滿整個蒸發區時間結果與討論…………………..61 4-3 毛細壓差量測結果討論………………………………………..62 4-3.1 毛細壓差量測誤差討論…………………………………..68 4-3.2 液汽介面回推圖…………………………………………..69 第五章 結論與未來工作…………………………………………..71 5-1 結論……………………………………………………………..71 5-1 未來研究目標…………………………………………………..72 參考文獻

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