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系統識別號 U0002-2908200903232600
中文論文名稱 雙迴圈平板迴路式熱管之初步研究
英文論文名稱 Preliminary Study of Dual Loops LHP with Flat Evaporator
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 王御軒
研究生英文姓名 Yu-Hsuan Wang
學號 696371292
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-21
論文頁數 53頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-楊龍杰
委員-陳增源
委員-楊錫航
委員-楊秉純
中文關鍵字 迴路式熱管  雙迴圈  強制空冷 
英文關鍵字 Loop Heat Pipe  dual loops  force air cooling 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本論文提出一新式的迴路式熱管,包含了一個大小為82mm(L) ╳ 42mm(W) ╳ 10mm(H)平板蒸發器,兩獨立的液汽相流道之雙迴圈系統創新設計,可提供較高的蒸汽流量,降低至補償室的熱洩漏。
實驗利用鳍片搭配風扇以強制空冷的方式冷卻,並採甲醇為工作流體,充填率分別為20%、30%、40%、50%等四種。加熱面積為31mm ╳ 31mm,加熱功率範圍為20W~ 60W間。溫度的量測包含了熱源溫度、環境溫度與液汽相流道之末端溫度。結果顯示,充填率為40%,加熱功率為60W有最佳熱阻值為0.83 K/W,熱源溫度約為80℃。
關鍵字:迴路式熱管、雙迴圈、強制空冷
英文摘要 This paper presented an preliminary study on a copper- methanol based Loop Heat Pipes(LHP) with a 82 mm long, 42mm wide and 10 mm thick flat rectangular evaporator. A novel concept to have dual vapor lines and liquid lines loops design from evaporator to condenser was devised to achieve higher vapor flow rate and reduce the heat leakage to compensation chamber. Thermal performance of loop heat pipe was evaluated experimentally in a fan-heat sink CPU test apparatus with heating area of 31mm x 31mm. After the evaluation, the LHP with 40% filling rate showed the lowest evaporator-to-ambient resistance of 0.83 K/W , corresponding to a heater temperature of 80 ℃ at an input power of 60 watts.
論文目次 總 目 錄
誌謝………………………………………………….…...……………..Ⅰ
中文摘要…………………………………………….…...….……..….. Ⅱ
英文摘要…………………………………………….……….……....... Ⅲ
總目錄…………………………………………………………………..Ⅳ
圖目錄…………………………………………………….…………….Ⅷ
表目錄…………………………………………………….………….....Ⅹ
第一章 緒論……………………………………………….……………1
1-1 前言………………………………………………….…………...1
1-1-1 熱管………………………………………………………...2
1-1-2 迴路式熱管……………………………………….………..2
1-2 文獻回顧……………………………………………….………...4
1-3 研究動機………………………………………….…………......11
第二章 熱管原理與設計分析…………………………….…………...12
2-1 熱管簡介………………………………………………….…......12
2-1-1 熱管的作動原理…………………………………….….…12
2-1-2 熱管的性能評價…………………………………….….…12
2-2 熱管的作動限制……………………………………….…..……13
2-2-1 毛細限制(Capillary Limit) ……………………….………13
2-2-2 音速限制(Sonic Limit) ………………………………...…16
2-2-3 沸騰限制(Boiling Limit) ………………………….…..….16
2-2-4 飛濺限制(Entrainment Limit) ……………………………16
2-2-5 黏滯限制(Viscous Limit) ……………………………...…17
2-2-6 冷凍起動限制(Frozen Startup Limit) ……………………17
2-2-7 冷凝限制(Condenser Limit) ……………………….……..17
2-2-8 連續流限制(Continuum Flow Limit) ………….…………17
2-3 熱管之工作流體…………………………………….…..………18
2-3-1 工作流體與作動溫度……………………….….…………18
2-3-2 工作流體之選擇……………………………….….………19
2-3-3 工作流體與容器毛細結構…………….….………………20
2-4 容器材料的選法………………………………….……..………21
2-5 熱管劣化之要因………………………………….……..………22
2-6 迴路式熱管介紹……………………………….……………..…24
第三章 設計介紹………………………………………………………27
3-1 本裝置之蒸發器………………………………….…………..…27
3-1-1 補償室之設計………………………….…….……………29
3-1-2 毛細結構……………………………….…….……………29
3-1-3 溝槽結構……………………………….…….……………30
3-3 本裝置的管路…………………………….……….………….…31
3-4本裝置之製造流程…………………………..…….…….………32
3-5本裝置之清洗步驟…………………………..………..…………33
第四章 實驗架設與測試…………………………….…….…..………35
4-1 加熱平台……...…………….……………………..……………35
4-2 實驗架設………..………….…………………..……………….36
4-3 實驗內容..………………..……...………………..………….…37
4-4 性能測試與前置工作……....………………………..…………38
4-4-1 工作流體之充填…...………………..…..……….……..…38
4-4-2 啟動測試的步驟 ..…..…...…..…………..……….………39
4-4-3 實驗條件與測試項目…………………………….……….39
第五章 實驗結果與討論…………………...…………………….……41
5-1 固定加熱功率的實驗結果..……………………………………41
5-2 步階式加熱的實驗結果..………...……………………….……43
5-3 調整加熱位置與傾斜角度的實驗結果………………………...44
第六章 結論與未來建議..…………………………………………..…47
6.1 結論..………...……………………………………………….…47
6.2 未來建議..……………...…………………………………….…48
參考文獻…………………………………………………………..……50

圖 目 錄
圖1-1 熱管作動示意圖………………………………..………………..2
圖1-2 迴路式熱管示意圖……………………………..…………….….3
圖1-3 Pastukhov等將迴路式熱管應用在桌上型電腦的實際圖..…….6
圖1-4 Maydanik等發表的圓板形迴路式熱管的蒸發器外觀圖
(a)與示意圖(b) …………………………………..………………7
圖1-5 平板形迴路式熱管搭配雙面毛細結構圖…………..…………..8
圖1-6 Aliakbar 迴路式熱管蒸發器………………….…..……….…10
圖1-7 Thermaltake 曜越 BigTyp VP CPU 散熱器 (CL-P0477) ….11
圖2-1 迴路式熱管之結構圖……………………………..……………25
圖2-2 迴路式熱管內之工作循環圖……………………..……………25
圖2-3 蒸發端位置A與B之溫度壓力曲線圖……………….………26
圖3-1 雙迴圈平板迴路式熱管外觀圖………………………………..27
圖3-2蒸發器的外觀圖(a)與示意圖(b) ………….…………….…...…28
圖3-3 蒸發器之爆炸視圖……………………………………..…....…28
圖3-4 毛細結構與溝槽的示意圖………………………………..……30
圖3-5 冷凝器剖面視圖……………………………………………..…31
圖3-6 系統設計與製造流程圖………………………………..………32
圖3-7 真空幫浦……………………………………………….…….…34
圖3-8 真空計………………………………………………….….……34
圖4-1 加熱平台示意圖與參數值……..……….……………..….........36
圖4-2 本裝置示意圖與各溫度量測配置點…...…..…..……………...38
圖5-1 充填率30%於50W下之溫度分佈情形…………...……….…42
圖5-2 充填率40%於50W下之溫度分佈情形…………..………..…42
圖5-3 充填率50%於50W下之溫度分佈情形……………..…………43
圖5-4 各充填量之加熱功率與整體熱阻關係圖……………………..44
圖5-5未調整前之溫度分佈圖………………….…………….………..45
圖5-6調整後之溫度分佈圖…………………………………..………..45
圖5-7 調整前後加熱功率與整體熱阻之關係圖……………………..46


表 目 錄
表2-1各種工作流體與其作動溫度……………………………………19
表2-2 ㄧ些工作流體的融點、沸點、臨界溫度、作動溫度(壓力)範圍
與其適用材料………………………………………………..…21
參考文獻 參考文獻
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