2-1 單相熱傳分析
Bhowmik and Tou [30] 以 FC-72 為工作流體，模擬電腦 CPU 晶片散熱的流
動沸騰實驗，利用一開關控制熱源為ON 或 OFF，對一列四顆 10mm*10mm 的 晶片在5mm*20mm 的矩形流道垂直方向進行暫態強制對流熱傳 (transient forced convection heat transfer)的熱傳分析，將晶片貼平在流道面讓介電液 FC-72 流過矩 形管道作散熱。雷諾數(Re)範圍為 800~2625，其熱通率範圍為 1~7 W-cm-2，其建
phase nature convection region)、核沸騰區(nucleate boiling region)、部分膜沸騰區 (partial film boiling rejion)、膜沸騰區(film boiling region)，如圖 2-1 所示。
A-C：單相自然對流區
E-D-B-A：沸騰遲滯現象(boiling hysteresis)
溫度產生沸騰現象，但是流體平均溫度還未達到沸點溫度，則此時之流動型態稱
Peng、Wang and Peterson [35] 在 1998 年發現一個使雙元混合物之流動沸
2-4-2 工作流體熱力性質的影響
騰實驗中，要注意何時會發生溫度的驟升，則必須迅速關閉加熱源以保護電加熱 片。流動沸騰的臨界熱通量依其蒸氣乾度的大小主要有兩種不同的機制：
1. 偏離核沸騰機制 (DNB，departure from nucleate boiling) 2. 液膜乾化機制 force)、流速、次冷度、表面張力(surface tension)、及乾度(quality)。
Ma and Chung [40] 在 2001 年以 FC-72 為工作流體，進行在微重力 三種情形 : 近水平向上(near-horizontal upward-facing)，近垂直(near-vertical) , and 向下(downward-facing)。在近水平向上狀況下，蒸氣將受浮力(buoyancy)垂直向
上離開加熱表面 [43]。而近垂直狀況下，蒸氣波浪將沿著加熱表面伸展，如圖 1-5 的臨界熱通量機制之流動沸騰。而向下的情況，蒸氣將在加熱表面上反覆成 層，並降低臨界熱通量 [44~49]。
Mudawar and Maddox [11]、Lee and Simon [22]、Samant and Simon [23]認為
流體在矩形流道中受單一加熱原加熱的狀況下，臨界熱通量會隨著流體速度及次 冷度之增加而增加；Willingham and Mudawar [50] ，McGillis et al. [25] 認為在多 晶片模組的情況下，臨界熱通量也會隨流體速度及次冷度之增加而增加。 (annular flow)與液滴流(drop flow)，如圖 2-4 所示。其中氣泡流與液滴流屬於分 散流(dispersed flow)，氣泡或液滴分散在連續的液體或氣流中。而環形流(annular flow)是一種分層流(stratification flow)，液體沿著管壁以液膜(liquid film)的型態流
動，氣體則在管路的中央流動。在低蒸氣乾度的沸騰流道裡，若管壁的加熱通量 超過所謂的臨界熱通量，管壁附近將形成一蒸氣薄膜(vapor film)，而形成所謂的 反環形流(inverted annular flow)。而彈狀流(slug flow)又稱袋狀流，液體如子彈般
裝著氣體。攪拌流(churn flow)是一種極端不穩定的流譜，屬於彈狀流與環狀流之 間的過渡流譜。
Ghristopher 和 Mudawar[53]使 FC-72 在水平矩形流道進行流動沸騰實驗，並
觀測流道側向面之氣泡特性及成長過程之流譜。流道截面積為5.0mm×2.5mm，
加熱面長度為101.6mm，寬度為 5mm，工作流體流速範圍為 0.25m/s 至 10m/s，
次冷度為3℃、16℃、29℃。結果發現蒸氣波浪層之長度及高度會沿著流動方向
圖2-1 池沸騰曲線示意圖 [31]
圖2-2 流動沸騰熱傳示意圖 [34]
圖2-3(a) Zhang , Mudawar and Hasan [29] , FC-72 在次冷度 3℃時，八種不同 流向之流速與熱通量關係圖
圖2-3(b) Zhang , Mudawar and Hasan [29] , FC-72 在次冷度 30℃時，八種不同 流向之流速與熱通量關係圖
圖2-4 垂直流道之流譜型態 [52]
圖2-5(a) Ghristopher 和Mudawar [53]在水平矩形流道進行次冷度3℃之流譜拍攝
圖2-5(b) Ghristopher 和Mudawar [53]在水平矩形流道進行次冷度29℃之流譜拍攝