DC Field | Value | Language |
dc.contributor | 馬小康 | zh-TW |
dc.contributor | Ma馬小康, Hsiao-Kan | en |
dc.contributor | 臺灣大學:機械工程學研究所 | zh-TW |
dc.contributor.author | 高仲志 | zh-TW |
dc.contributor.author | Gao, Jhong-jhih | en |
dc.creator | 高仲志 | zh-TW |
dc.creator | Gao, Jhong-jhih | en |
dc.date | 2008 | en |
dc.date.accessioned | 2010-06-30T10:46:43Z | - |
dc.date.accessioned | 2018-06-28T17:39:02Z | - |
dc.date.available | 2010-06-30T10:46:43Z | - |
dc.date.available | 2018-06-28T17:39:02Z | - |
dc.date.issued | 2008 | - |
dc.identifier.other | U0001-2706200814164400 | en |
dc.identifier.uri | http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187296 | - |
dc.description.abstract | 在本研究中,開發出結合冷卻水套與薄膜泵的單邊擺動壓電式散熱式微泵(OAPCP-micropump)來改善筆記型電腦的散熱與電子產品的可靠性問題,利用壓電片與PDMS薄膜驅動工作流體,並配合進出口的閥片控制工作流體的單一流向,散熱式微泵將運用在筆記型電腦散熱上。散熱式微泵採用銅材質利用CNC加工而成,腔體(chamber)尺寸為45(mm)*28(mm)*4(mm)並在散熱式微泵腔體內利用散熱鰭片(fin)增加散熱面積,研究結果顯示散熱鰭片的形式影響壓降與流動型態甚巨,在腔體內的流體因為壓電片與薄膜的震動使熱對流效果更強,當鰭片高度為1.25(mm)時有最好的散熱效能,散熱式微泵流量不因鰭片數量由6片增加至12片而有衰減,散熱式微泵的最大流量為4.1(ml/s),揚程9807(Pa)水柱高,將散熱式微泵貼附於電子元件的發熱源上,利用工作流體將熱帶走,本研究分別固定散熱式微泵流量與發熱功率,在開放系統中量測出散熱式微泵的熱阻值,一併與流量做比較,作為改良散熱鰭片的依據,當壓電片工作頻率在140(Hz),散熱式微泵在開放系統中其單一元件熱阻值約0.15(℃/W),在循環系統中熱阻值約0.31(℃/W),系統熱阻約0.97(℃/W),整體而言藉由新設計的散熱式微泵的高流量,可提供一穩定的可靠的散熱表現。 | zh-TW |
dc.description.abstract | In this study a new one-side actuating piezoelectric micropump combined with a cold plate (OAPCP-micropump) in a liquid cooling system to solve heat dissipation problems and to improve electronic device reliability for a laptop. The OAPCP-micropump, which is composed of a PDMS diaphragm, a 45(mm)*28(mm)*4(mm) pump chamber with added fins, a rectangular piezoelectric device, and two check valves, can allow a thinner design and drive liquid in one direction. The results show that the shape of the fins has a strong effect on the pressure drops and flow profiles. The fluid in the pump chamber may impinge on the fins and increase the heat dissipation rate due to the oscillation by the actuator. When the fins are shorter than 1.25(mm), they have a negligible effect on the performance of the OAPCP-micropump. In addition, increasing the number of fins from 6 to 12 can enhance the heat dissipation rate but has no influence on the flow rate. The measured maximum flow rate of the OAPCP-micropump is 4.1(ml/s), and its maximum pump head reaches 9807(Pa). The OAPCP-micropump sets on the electrical device dissipating the heat by the water flow. In open system fixed the power input and the flow rate respectively, measures the thermal resistance and the flow rate of the OAPCP-micropump to improve the designation. The thermal resistances of OAPCP-micropump are 0.15(℃/W)、0.31(℃/W) in open system and circulation system , respectively, the system thermal resistance is 0.97(℃/W) while input frequency 140(Hz). In general, the new cooling system with an OAPCP-micropump design shows a stable performance on total thermal resistance due to the high flow rate. | en |
dc.description.tableofcontents | 目錄謝 I要 IIbstract III錄 IV目錄 VII目錄 XII號說明 XIII、 英文字母 XIII、 希臘字母 XV一章 緒論 1.1 前言 1.2 泵的分類 2.3 文獻回顧 3.4 散熱式微泵簡介 5.5 研究目的與內容 6二章 散熱式微泵設計原理 8.1 薄膜式泵工作原理 8.1.1 單邊擺動壓電片介紹 8.1.2 薄膜式泵作動原理 10.2 散熱式微泵系統介紹 12.2.1 薄膜式泵系統 12.2.2 散熱式微泵系統 13.3 散熱式微泵設計 14.3.1 散熱式微泵材質選用 14.3.2 散熱式微泵散熱鰭片設計 15.4 散熱式微泵散熱理論 17.4.1 能量守恆定理 18.4.2 等截面積鰭片 19.4.3 鰭片適當長度 20.4.4 散熱鰭片效率 20.4.5 散熱式微泵熱阻理論 22三章 散熱式微泵實驗 24.1 實驗架構與說明 24.1.1 實驗儀器 24.1.2 實驗說明 26.1.3 實驗項目 26.2 流量實驗 27.3 流阻實驗 28.4 揚程實驗 29.5 散熱實驗 30.5.1 散熱式微泵開放系統 31.5.2 散熱式微泵循環系統 32四章 散熱式微泵實驗結果與討論 34.1 薄膜式泵與散熱式微泵流阻比較 34.2 散熱式微泵材質對流量的影響 34.3 散熱式微泵系統(Cu PA6.25)與薄膜式泵系統(Cold plate)散熱性能研究 35.3.1 散熱式微泵系統(Cu PA6.25)與薄膜式泵系統(Cold plate)溫度比較 35.3.2 散熱式微泵系統(Cu PA6.25)與薄膜式泵系統(Cold Plate)固定流量熱阻比較 37.3.3 散熱式微泵系統(Cu PA6.25)固定熱源輸入功率溫度比較 38.3.4 散熱式微泵系統(Cu PA6.25)固定熱源輸入功率熱阻比較 39.4 散熱式微泵(Cu PA6.125)鰭片高度影響 39.4.1 散熱式微泵(Cu PA6.125)流量與揚程影響 40.4.2 散熱式微泵(Cu PA6.125)固定流量熱阻比較 40.4.3 散熱式微泵(Cu PA6.125)固定輸入功率熱阻比較 41.5 散熱式微泵鰭片厚度與數量影響 42.5.1 散熱式微泵(Cu PB12.125)流量與揚程影響 42.5.2 散熱式微泵(Cu PB12.125)固定流量熱阻比較 43.5.3 散熱式微泵(Cu PB12.125)固定輸入功率溫度比較 44.5.4 散熱式微泵(Cu PB12.125)固定輸入功率熱阻比較 44.6 流體衝擊效應 45.7 微泵管徑影響 46.7.1 散熱式微泵(Cu PB12.125+)流量與揚程影響 46.7.2 散熱式微泵(Cu PB12.125+)固定流量溫度與熱阻比較 47.7.3 散熱式微泵(Cu PB12.125+)固定輸入功率溫度比較 48.7.4 散熱式微泵(Cu PB12.125+)固定輸入功率熱阻比較 48.8 散熱式微泵(Cu PB12.125+)循環系統 50.8.1 散熱式微泵(Cu PB12.125+)循環系統固定輸入功率溫度影響 50.8.2 散熱式微泵(Cu PB12.125+)循環系統固定輸入功率熱阻影響 51.8.3 散熱式微泵系統與熱管模組系統效能比較 52五章 結論與建議 54.1 結論 54.2 建議與未來展望 55考文獻 57目錄1-1 Böhm等人開發之微型泵[7] 591-2 J. Shinohara等人開發之微型泵[8] 592-1 方型壓電片圖[14] 592-2 PDMS薄膜圖[16] 602-3 控制閥片圖[14] 602-4 薄膜式泵腔體圖 612-5 單邊擺動式薄膜泵運作元件圖[15] 612-6 電偶極矩圖[14] 612-8 雙層式擺動壓電片[14] 622-9 腔體內流向圖[18] 622-10 控制閥片示意圖 632-11 傳統薄膜式微泵與單邊擺動式微泵比較圖[14] 632-12 散熱式微泵循環系統與薄膜式泵循環系統示意圖[19] 632-13 薄膜式泵開放系統平面示意圖[14] 642-14 散熱式微泵開放系統平面示意圖[19] 642-15 研究流程圖 652-16 散熱式微泵剖面示意圖 652-17 散熱式微泵散熱鰭片設計圖之一 662-18 山型鰭片與連續中斷邊界層鰭片示意圖 662-19 散熱式微泵設計圖之二 662-20 腔體內工作流體震盪示意圖 672-21 薄膜式泵與散熱式微泵加大管徑示意圖 672-22 突出物能量守恆示意圖[11] 672-23 等截面積散熱鰭片 682-24 散熱式微泵熱阻圖 682-25 散熱膏塗佈實際圖 682-26 散熱式微泵定義熱阻圖[18] 693-1 訊號產生器與訊號放大器圖 693-2 示波器與連接圖 693-3 模擬熱源與溫度記錄器圖 703-4 電源供應器與系統風扇圖 703-5 Cu Pump與Cu PA6.25圖 703-6 Cu PA6.125與Cu PB12.125圖 713-7 Cu PB12.125+與Cu Pump+圖 713-8 流量實驗與開放系統實驗圖 713-9 開放系統實驗與循環系統實驗圖 723-10 控制閥片與組裝圖[15] 723-11 流量實驗實際與示意圖[14] 723-12 流阻實驗示意圖[15] 733-13 揚程實驗示意圖[19] 733-14 開放系統實際圖與開放系統流量示意圖 743-15 循環系統實際圖與示意圖[19] 743-16 循環系統流量量測圖 744-1 流阻與流速關係圖 754-2 探討參數與所使用腔體圖[15] 754-3 頻率對流量圖 764-4 探討參數與使用腔體圖[15] 764-5 模擬熱源溫度對輸入功率圖,Q=0.583(ml/s)、Ta=27.5(℃) 774-6 模擬熱源溫度對輸入功率圖,Q=1.0(ml/s).Ta=27.5(℃) 774-7 模擬熱源溫度對輸入功率圖,Q=1.33(ml/s).Ta=27.5(℃) 784-8 散熱式微泵腔體內流動模擬圖[15] 784-9 流量0.583(ml/s)熱阻對輸入功率圖 794-10 流量1.0(ml/s)熱阻對輸入功率圖 794-11 流量1.33(ml/s)熱阻對輸入功率圖 804-12 散熱式微泵流量對熱阻圖 804-13 固定輸入功率30W溫度對流量圖,Ta=27(℃) 814-14 固定輸入功率45W溫度對流量圖,Ta=27(℃) 814-15 固定輸入功率60W溫度對流量圖,Ta=27(℃) 824-16 固定輸入功率30W熱阻對流量圖 824-17 固定輸入功率45W熱阻對流量圖 834-18 固定輸入功率60W熱阻對流量圖 834-19 探討參數與使用腔體圖[15] 844-20 散熱式微泵流量對頻率圖 844-21 散熱式微泵流量對揚程比較圖 854-22 流量0.583(ml/s)熱阻對輸入功率圖 854-23 流量1.0(ml/s)熱阻對輸入功率圖 864-24 流量1.33(ml/s)熱阻對輸入功率圖 864-25 散熱式微泵流量對熱阻圖 874-26 固定輸入功率30W熱阻對流量圖 874-27 固定輸入功率45W熱阻對流量圖 884-28 固定輸入功率60W熱阻對流量圖 884-29 探討參數與使用腔體圖[15] 894-30 散熱式微泵流量對頻率比較圖 894-31 散熱式微泵流量對揚程比較圖 904-32 固定流量0.583(ml/s)熱阻對輸入功率圖 904-33 固定流量1.0(ml/s)熱阻對輸入功率圖 914-34 固定流量1.33(ml/s)熱阻對輸入功率圖 914-35 散熱式微泵熱阻對流量比較圖 924-36 固定輸入功率30W溫度對流量圖,Ta=26.5(℃) 924-37 固定輸入功率45W溫度對流量圖,Ta=26.5(℃) 934-38 固定輸入功率60W溫度對流量圖,Ta=26.5(℃) 934-39 固定輸入功率30W熱阻對流量圖 944-40 固定輸入功率45W熱阻對流量圖 944-41 固定輸入功率60W熱阻對流量圖 954-42 固定輸入功率45W熱源溫度對流量圖,Ta=24.5(℃) 954-43 固定輸入功率45W熱阻對流量圖 964-44 探討參數與使用腔體圖[15] 964-45 散熱式微泵流量對頻率比較圖 974-46 散熱式微泵揚程對流量比較圖 974-47 散熱式微泵(Cu PB12.125+)流量與模擬熱源溫度比較圖,Ta=23.5(℃) 984-48 散熱式微泵(Cu PB12.125+)流量對熱阻比較圖 984-49 散熱式微泵熱阻對流量圖 994-50 固定輸入功率30W溫度對流量圖,Ta=23.5(℃) 994-51 固定輸入功率45W溫度對流量圖,Ta=23.5(℃) 1004-52 固定輸入功率60W溫度對流量圖,Ta=23.5(℃) 1004-53 固定輸入功率30W熱阻對流量圖 1014-54 固定輸入功率45W熱阻對流量圖 1014-55 固定輸入功率60W熱阻對流量圖 1024-56 循環系統熱交換器與風扇圖 1024-57 循環系統實際圖 1034-58 固定輸入功率30W循環系統溫度對流量圖,Ta=23.5(℃) 1034-59 固定輸入功率45W循環系統溫度對流量圖,Ta=23.5(℃) 1044-60 固定輸入功率30W循環系統熱阻對流量圖 1044-61 固定輸入功率45W循環系統熱阻對流量圖 1054-62 熱管模組與散熱式微泵循環系統 1054-63 熱管與散熱式微泵系統溫度對輸入功率比較圖 1064-64 熱管與散熱式微泵系統熱阻對輸入功率比較圖 106目錄2-1 PDMS性質表[9] 1072-2 金屬材料性質表[11] 1072-3 散熱式微泵參數表之ㄧ 1072-4 散熱式微泵參數表之二 1072-5熱傳量比較表,流量1.33(ml/s),雷諾數77283.151 1083-1 散熱式微泵代號圖[15] 1083-2 實驗系統代號表 1094-1 (單位為增加單位輸入瓦數,核心溫度所上升的溫度) 1094-2熱阻對流量變化表 1094-3熱阻對流量變化表 1094-4熱阻對流量變化表 1094-5核心溫度隨輸入功率變化表(Ta=23.5℃) 1104-6熱阻對流量變化表 1104-7開放系統與循環系統模擬熱源溫度對照表 1104-8開放系統與循環系統熱阻對照表 110 | en |
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dc.title | 壓電式薄膜泵結合冷卻水套(散熱式微泵)應用於筆記型電腦散熱之研究 | zh-TW |
dc.title | The Heat Dissipation System of OAPCP-micropump for a Laptop | en |
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