0.0 5.0e+5 1.0e+6 1.5e+6 2.0e+6 2.5e+6 3.0e+6 3.5e+6
進口壓力 (pa)
3-1 均勻加熱
圖 3-2 長邊進出歧管工作流體走向圖
圖 3-3 長邊進出歧管流道壓力分布圖
圖 3-3 是微通道流道位於 0.5mm 深度的流道切面壓力分佈圖，入出口壓降 約為 2200pa，此壓降包含歧管的壓降，與理論計算的微通道流道壓降約為 1800pa 比較，此壓降不包含歧管壓降，模擬結果的壓降大約增加 22.22%。
圖 3-4 是流道中間的水流溫度分布情況，中間通道的水流溫度是爬升最快的 通道，由於加熱面擺放的位置是在中間的，故內部流道的壁面溫度較高，
透過熱對流效應，與工作流體進行熱交換，升高內部流道的水流溫度。
圖 3-4 長邊進出歧管水流溫度分布圖
圖 3-5 長邊進出歧管加熱面溫度分布圖
圖 3-5 是加熱面的溫度分布，整體的溫度分布，隨者微通道內的水流溫度越 高，加熱面的溫度會越高，在微通道內部，主要熱傳機制是熱對流效應，
而在水流溫度高的地方，壁面溫度高，造成加熱面的溫度升高。箭頭所指 得是加熱面最高溫度的 ，不位於微通道的通道出口處，微通道的通道出口 處，水溫是最高的，造成流道壁面溫度最高，由於在微通道中，除了主要 的熱對流效應，還有側向的熱傳導效應，所以高水溫處的發熱量，透過側 向傳導到微通道進口處的流道，進口處的水流溫度是比較低，再由熱對流 效應帶走熱量，故中間的流道，是水流溫度最快升高的流道，而加熱面最 高溫度度，不位於微通道的通道出口處。微通道內部的熱傳機制，可分為 主要的熱傳導效應與次要的熱對流效應，彼此交互影響微通道。
(B) 漸擴短邊進出:漸擴短邊進出歧管，外部尺寸為長度 82mm，寬度 18mm，
厚度 6mm，而歧管內部，進口與出口的尺寸是相同的，由 6.35mm×4mm 擴 大為 29mm×4mm，出口歧管則是由 29mm×4mm 縮小為 6.35mm×4mm。流 道中工作流體的走向如圖 3-6 所示，箭頭為工作流體流動方向，在中間地方 為加熱片，長96mm，寬 38.5mm，厚 3mm。
圖 3-6 漸擴短邊進出歧管工作流體走向圖
圖 3-7 漸擴短邊進出歧管流道壓力分布圖
圖 3-7 為歧管漸擴短邊進出的流道切面壓力分佈圖，入出口壓降約為
1900pa，圖 3-8 為流道中間的水流溫度圖，在中間流道區域，水流溫度比較 高，進口處的歧管，有渦流的產生。
圖 3-8 漸擴短邊進出歧管水流溫度分布圖
圖 3-9 漸擴短邊進出歧管加熱面溫度分布圖
圖 3-9 是歧管漸擴短邊進出的加熱面溫度分布，與長邊進出歧管具有同樣的 效應存在，溫度分布趨勢相同，歧管漸擴短邊進出的加熱面最高溫度為 363.32K，平均溫度為 358.15K，最高溫度和平均溫度比歧管長邊進出的溫 度分布，約高0.2~0.3K。
(C) 中央短邊進出: 考量加熱片的位置，位於微通道的中央，將較低溫度的工作 流體，由中間流道進入，來提高中央區域的熱對流效應。中央短邊進出歧 管，外部尺寸為長度 82mm，寬度 18mm，厚度 6mm，而內部進口歧管尺 寸，由 6.35mm×4mm 擴大為 32mm×4mm，出口歧管則是由 13mm×4mm 縮 小為 3.175mm×4mm。流道中工作流體走向如圖 3-10 所示，箭頭為工作流 體流動方向，在中間地方為加熱片。
圖 3-10 中央短邊進出歧管工作流體走向圖
圖 3-11 中央短邊進出歧管流道壓力分布圖
圖 3-11 為中央短邊進出歧管的流道切面壓力分佈圖，由於流道的設計，減 少部分流道的長度，故壓降大約為 1800pa，而圖 3-12 流道中間的工作流體 溫度圖，不同於歧管長邊進出和漸擴短邊進出的工作流體溫度分布，受到
側向熱傳導效應的減少，使水流的溫度上升較為均勻。圖 3-13 中，加熱面 最高溫度為 363.54K，平均溫度為 359.52K，跟漸擴短邊進出歧管比，溫度 高出約0.2K，是由於通道長度減少與側向熱傳導效應降低的影響。
圖 3-12 中央短邊進出歧管水流溫度分布圖
圖 3-13 中央短邊進出歧管加熱面溫度分布圖
3-1-2 分流設計 Partial Bypass
分流設計的想法，將微通道流道分為兩個部分，熱源正下方稱之為內部流道，
反之，則稱為外部流道。由於本研究的微通道，流道設計經過兩個轉折，根據先前 歧管設計中的長邊進出歧管與漸擴短邊進出歧管可知，加熱面局部溫度較高發生於 工作流體流經兩個轉折後的後半段內部流道。分流設計中，將前半段的外部流道，
經由擴大流道，降低流道的熱對流效應，使得外部流道的工作流體保持在較低溫的 狀態，經過一個轉折後，合併部分流道產生，混合區，將前半段內部流道的高溫工 作流體與前半段外部流道的低溫工作流體混合，工作流體混合後，再進入後半段的 內部流道與外部流道，此時的工作流體溫度會比沒有分流設計的工作流體溫度來的 低，預期可增加後半段的熱對流效應，且分流設計中，部分流道比原先設計的流道 大並減少部分流道成混合區，故微通道的入出口壓降，會有大幅度的降低，這是分 流設計的起初想法。
在分流設計中，考量加熱面與微通道的尺寸，將分流設計擴大外部流道的設計 為，分流流道截面積為3mm×1mm、5mm×1mm、7mm×1mm、9mm×1mm，四種不 同尺寸的擴大流道截面積設計，如圖3-14 所示:
圖 3-14 微通道四種不同尺寸分流設計示意圖
在圖 3-14 中，紅色區域為微通道的流道，深度皆為 1mm，除了分流設計的通
平均溫度增加的幅度降低，再進口流量的增加時，加強在混合區的混合效應，經由
表3-4 是微通道加熱面的最高溫度，趨勢跟平均溫度相同，而最高溫度的增加 值，會比平均溫度的增加值來的大，最高溫度受到流道設計的影響，會比平均溫度 受到流道設計的影響大，造成的結果，但最高溫度和平均溫度，受到分流設計影響，
造成變化的幅度卻是相差不多。
分流設計中，影響微通道與加熱面間的平均溫度和最高溫度變化，主要的因素 為:流道進口溫度、流道出口溫度、流量進口流速、流量進口流量。
圖 3-15，是分流設計流道截面積為 5mm×1mm 的通道示意圖，箭頭代表工作 流體的進口和出口，流道0 代表分流流道，在進口處的流道，由左至右分別為流道 1 至流道 15，如紅色框框所示，而此分流設計將流道 1 至流道 3 合併為分流流道，
流道0，故此通道的進口處流道，由流道 4 至流道 15；而在出口處的流道，由右至 左分別為流道1 至流道 15，如綠色框框所示。
圖 3-15 分流設計流道截面積 5mm×1mm 流道位置示意圖
圖3-16 至 3-19 是以歧管進口流量為 0.007kg/s，歧管進口水溫 55oC，環境溫度 65oC，環境壓力 1atm，為邊界條件，工作流體為水，探討在不同的分流設計下，
對微通道的四種主要因素: 流道進口溫度、流道出口溫度、流量進口流速、流量進 口流量，所造成的變化。
進口水溫
進口流速
圖 3-16，進口水溫會隨者流道越靠近中心，溫度越來越高，而在流道 11 有一 52.46%，而最小的比例，是流道截面積為 3mm×1mm 時，佔進口流量的 20.67%，
差距相當的大。
圖 3-20，整理進口總流量為 0.007kg/s 時，不同分流流道的流量比例下，微通 道的熱特性圖，呈現流量比例越大，平均溫度與最高溫度增加，進出口壓降降低的 趨勢。表 3-5，將熱特性與分流流道截面積的整理表格，不同的分流流道截面積，
平均溫度與最高溫度的增加幅度與進出口壓降的降低幅度表。
圖 3-20 分流設計，進口流量 0.007kg/s，不同分流流道的流量比例整理圖
表 3-5 分流設計，進口流量 0.007kg/s，不同分流流道的流量比例整理表
最高溫度 平均溫度 壓降
no P.B. 91.65 oC 86.11 oC 1677 pa 3mm2 91.96 oC 86.5 oC 1578 pa 變化幅度 0.33% 0.45% -5.90%
5mm2 92.79 oC 87.31 oC 1466 pa 變化幅度 1.24% 1.39% -12.58%
7mm2 92.64 oC 87.15 oC 1372 pa 變化幅度 1.07% 1.21% -18.19%
9mm2 92.93 oC 87.42 oC 1291 pa 變化幅度 1.39% 1.52% -23.02%
3-2 分離式加熱
在分離式加熱源中，加熱源的設計採用兩種加熱源，分別為加熱源 a 與加熱源 b，其中加熱源 a 的尺寸為長度 13.5mm，寬度 13.5mm，厚度 0.14mm，單片的發 熱量為105W，加熱源 b 的尺寸為長度 10mm，寬度 10mm，厚度 0.35mm，單片的 發熱量為 11.5W，兩個加熱源的熱傳導係數皆為𝐾𝐼 = 𝐾𝐷 = 117.5 𝑊 𝑚 ∙ 𝐾⁄ ，再加 熱源的下方為軟焊層，長寬尺寸與加熱源a 和加熱源 b 相同，厚度為 0.1mm，熱傳 導係數為𝐾𝑆 = 65 𝑊 𝑚 ∙ 𝐾⁄ ，再軟焊層下方為銅層，長度 96mm，寬度 38.5mm，
厚度 0.3mm，銅層下方為 DBC 層，長寬尺寸與銅層一樣，厚度為 0.635mm，熱傳 導係數𝐾𝐴 = 170 𝑊 𝑚 ∙ 𝐾⁄ ，再 DBC 層下方，再一層相同尺寸的銅層，然後再一層 硬焊層，長寬尺寸與銅層相同，厚度為 0.35mm，軟焊層下即為微通道本體，如圖 3-21 與圖 3-22 所示:
圖 3-21 分離式加熱源微通道前視圖
圖 3-22 分離式加熱源微通道側視圖
3-2-1 歧管長邊進出
在分離式加熱源中，由於加熱源發熱量不同和加熱片排列距離有所不同，所以 工作流體的流動方向， 會對微通道的熱傳特性產生影響。將分成兩個流動方向與 兩種排列方式，共4 種情形討論。邊界條件如表 3-6 所示:
表 3-6 分離式熱源-歧管長邊進出邊界條件
工作流體 水
入口水溫 55oC 環境溫度 65oC 環境壓力 1atm
流量 0.00738 kg/s 加熱源 a 105W 加熱源 b 11.5W
類型一:
圖 3-23 分離式熱源類型一水流左進右出流向示意圖，箭頭為水流進口
圖 3-24 分離式熱源類型一加熱面溫度分布圖，最高溫度 97.62oC 類型二:
圖 3-25 分離式熱源類型二水流右進左出流向示意圖，箭頭為水流進口
圖 3-26 分離式熱源類型二加熱面溫度分布圖，最高溫度 97.58 oC 類型三:
圖 3-27 分離式熱源類型三水流左進右出流向示意圖，箭頭為水流進口
圖 3-28 分離式熱源類型三加熱面溫度分布圖，最高溫度 97.83oC 類型四:
圖 3-29 分離式熱源類型四水流右進左出流向示意圖，箭頭為水流進口
圖 3-30 分離式熱源類型四加熱面溫度分布圖，最高溫度 97.34oC
表 3-7 分離式熱源，歧管長邊進出，四種類型最高溫度和壓降整理表 類型一 類型二 類型三 類型四 最高溫度 (oC) 97.62 97.58 97.83 97.34 進出口壓降 (pa) 2608 2598 2613 2600
綜合比較四種類型，可以發現類型三，熱特性是最不好的，在微通道中，影響
綜合比較四種類型，可以發現類型三，熱特性是最不好的，在微通道中，影響