第四章 結果與討論
4.3 沸騰曲線
4.3 沸騰曲線
在本研究測試環路中，於流道底部放置了兩支熱電偶，如下圖 4.12 所示，一 支距離入口處 1cm，另一支距離出口處 1cm。
圖4.12 熱電偶放置示意圖
下圖13~24為不同流道在不同壓力下的沸騰曲線圖，由圖中可以發現，在前面 幾個熱通量下曲線較為平緩，溫度隨熱通量的增加而快速上升，此區域為單相熱 傳，其後斜率增加，溫度隨熱通量上升呈現較緩慢的增加，此區域為兩相熱傳，
如果曲線最後在相同熱通率下溫度持續升高，代表到達臨界熱通率(CHF)。但因 本實驗設備有限，無法繼續提高其熱通量，故無法達到CHF。圖4.13與圖4.17可 以發現，因為壓力的不同，溫度同樣在40℃左右時，壓力較低比壓力較高時，熱 通量明顯的增加許多。 圖4.22漸擴矩型流道中可以看出，相同流道在較低的壓 力下，其沸騰時間點提早了許多，溫度亦較低，而在漸擴U形流道中也可以得到 相同的結果。其沸騰時間還有向下壓低的可能，但是如壓力太低，其內外壓力差 過大，環路洩漏的機會亦越大，故需控制在一範圍內。
在圖4.24中，相同壓力但不同流道下，可以看出漸擴矩型流道的沸騰時間較
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早，由此可知，漸擴矩型流道比漸擴U型流道更易產生氣泡，因為欲有氣泡的成 長，就要給予使氣泡成長的成核址，在漸擴矩型流道中，流道兩側壁面與流道底 部有著垂直的接觸角，此接觸角為矩形流道帶來更多更大角度的成核址，比起漸 擴U型流道，因為流道底部為平滑無角度之平滑面，所以較無可以容易產生氣泡 的成核址，只可依賴流道在加工時，因為無法完美切割，而所留下來的微小坑洞 來產生氣泡，所以漸擴矩型流道較漸擴U型流道容易發展氣泡以致產生沸騰；而 且發生飽和沸騰後的溫度較漸擴U型流道低，由此可見矩型流道較U型流道來的適 合作為熱沈（Heat sink）。
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q"eff [W/cm2]
20ml/min
q"eff [W/cm2]
20ml/min 60ml/min 80ml/min
圖4.14 漸矩通道中在-0.85bar下接近入口的沸騰曲線
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q"eff [W/cm2]
20ml/min
q"eff [W/cm2]
20ml/min 60ml/min 80ml/min
圖4.16 漸U通道中在-0.85bar下接近入口的沸騰曲線
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q"eff [W/cm2] 20ml/min
40ml/min
q"eff [W/cm2] 20ml/min
40ml/min 60ml/min 80ml/min
圖4.18 漸矩通道中在-0.76bar下接近入口的沸騰曲線
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q"eff [W/cm2]
rectangular-shaped U-shaped
圖4.19 在-0.85bar下兩通道中20ml/min沸騰曲線比較
110出口
q"eff [W/cm2]
rectangular-shaped U-shaped
圖4.20 在-0.85bar下兩通道中60ml/min沸騰曲線比較
49
q"eff [W/cm2]
rectangular-shaped U-shaped
圖4.21 在-0.85bar下兩通道中80ml/min沸騰曲線比較
110出口
q"eff [W/cm2]
-0.76bar20ml
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圖 4.23 在-0.85bar 下不同流道之比較圖
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q"eff [W/cm2]
h [w/cm2K]
-0.85漸長
q"eff [W/cm2]
h [w/cm2K]
-0.85漸長 -0.85漸U
圖 4.24(b) 在-0.85bar 流量 60ml/min 熱傳係數與熱通量的關係圖
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80ml
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0 10 20 30
q"eff [W/cm2]
h [w /c m 2K ]
-0.85漸長 -0.85漸U
圖 4.24(c) 在-0.85bar 流量 80ml/min 熱傳係數與熱通量的關係圖
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5.2 建議 1.研究目的
本研究雖已成功將 26.6W/cm2熱散去，但是在今日高功率的電子元件中，移 熱之效率還是明顯的不足。此研究在系統壓力 15kPa 的條件下進行實驗，此時水 的飽和溫度在大約 60℃，所以我們為了要取得斜率較大之飽
和曲線，我們就要有流速較大，移熱效率較好之環狀流的產生，因此，
要求更低的溫度達到較高之移熱效率，就要再降低系統之壓力，但是此 實驗已將壓力值降到臨界點，再低的話就會造成空泡化的情形發生，而 且壓力越低，因為水的介電性差，滲漏的問題會更嚴重，這些都是我們 需要深思的問題。
2.工作流體
我們可以將工作流體換成飽和溫度更低之流體，例如冷媒，但是如何做好安 全措施亦是一項重要的課題。
3.幫浦
此實驗用之幫浦為 RO 過濾系統之幫浦，其使用範圍限於水，而且我們發現此 幫浦無法很穩定的提供流量，對實驗本身亦有影響，所以日後欲更換其他工作流 體，換成更穩定的幫浦是必要的；還有此 RO 幫浦因為是靠著葉片快速轉動來推 動工作流體前進，所以對此系統壓力很低之實驗環路，會造成空泡化的產生，限 制了實驗本身的發展性。但是，欲更換較穩定或較高等級之幫浦又有其尺寸大小 的考量，如幫浦體積太大，不符合我們要求的輕薄短小之需求；欲購買較高級數 之微幫浦，其價位亦是需要考量之處。
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參考文獻
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