陳炳煇臺灣大學：機械工程學研究所簡欣堂Chien, Hsin-TangHsin-TangChien2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61470目前已知在工作流體中，例如水或有機溶劑裡，加入懸浮的奈米粒子，可增加液體原本的熱傳導係數，這種加入懸浮奈米粒子的液體被稱為「奈米流體」。在近幾年的研究文獻中，可知奈米流體的熱傳導係數之所以會比一般流體好的原因，主要是奈米粒子的團簇效應及擴散效應。 研究中將以應用奈米流體於一種新型雷射二極體之封裝基材，此構型為微型之碟形熱管設計(DMHP)，測試在充填入自行製作的奈米流體後，所製作的奈米金直徑可控制在3奈米(±兩奈米)到100奈米(±10奈米)，主要是以比較微型之碟形熱管與傳統圓形熱管加入奈米流體和純工作流體後的熱阻值與不同之熱傳特性，作為研究重點之一。 研究中亦進行一系列奈米流體基本流體性質的量測與計算，並探討其特性。另外進行奈米流體的池沸騰效能之研究，測試奈米流體對沸騰的影響。It is well known that the thermal conductivity of a working fluid, such as water or organic solution, can be significantly improved by adding suspended nanoparticles. The fluid with added nanoparticles is termed “nanofluids”. After investigations conducted to study the thermal conductivity of nanofluids in the past five years, the factors for a higher thermal conductivity of nanofluids than that of pure fluids can be attributed to both cluster and diffusion effects of nanoparticles. In this proposal, the nanofluid will be applied to a novel packaging base for a laser diode. This packaging base is essentially a miniature disk-type heat pipe with radiating microchannels from the center to the peripheral. The added gold nanoparticles with diameter ranging from 3 nm (±2nm) to 80 nm (±10nm) are fabricated in our own laboratory. In the first year, the primary goal is to compare the thermal resistance and maximum heat flux of miniature disk-type heat pipe (DMHP) and traditional heat pipes with and without nanoparticles. If the thermal performance of DMHP and traditional heat pipes can be enhanced significantly by adding nanoparticles into the working fluid, one can foresee the potential market value of nanofluids in the cooling applications of electronic devices. After a study on the property of nanofluids, this project will proceed to a series studies on the fundamental thermal properties of nanofluids, included the calculated and measured data. This project will research on the effect of pool boiling of nanofluids.目 次 中文摘要 i 英文摘要 ii 誌謝 iii 目次 iv 表目錄 viii 圖目錄 ix 符號說明 xii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究重點與目的 4 第二章 文獻回顧 10 2.1 奈米微粒流體的製造與研究發展 10 2.1.1 前言 10 2.1.2奈米微粒流體之製造方法 10 2.1.3奈米流體之研究 13 2.2 熱管的起源與發展 20 2.2.1前言 20 2.2.2傳統式熱管 20 2.2.3平板式熱管 23 2.2.4 熱管設計應用在雷射二極體 25 2.3 熱管原理的基本介紹 26 2.3.1 熱管的設計 26 2.3.2 熱傳特性 27 第三章 實驗設備、方法與步驟 46 3.1 研究方向 46 3.2 奈米微粒流體之製程 46 3.2.1金奈米粒子合成 47 3.2.2碳球奈米粒子合成 47 3.2.3奈米粒子量測 47 3.3 奈米微粒流體的性質量測與計算 50 3.4 碟形微型熱管的設計 51 3.4.1設計背景 51 3.4.2設計目的 51 3.4.3放射型熱管的製作與特色 52 3.4.4 DMHP封裝、抽真空與填充之實驗設備 53 3.4.5 DMHP測試 55 3.4.6 DMHP測試安裝程序 57 3.4.7 DMHP實驗過程 58 3.4.8 熱傳極限理論及計算分析 60 3.5 傳統圓型熱管的實驗設計 62 3.5.1 圓形熱管之實驗設備 62 3.5.2 熱管測試 63 3.5.3 熱管測試安裝程序 64 3.5.4 熱管實驗過程 66 3.5.5 熱傳極限理論及計算分析 67 3.6 核沸騰之實驗 68 3.7 實驗誤差分析 68 第四章 實驗結果 92 4.1 工作流體為水之填充量的比較(DMHP) 92 4.1.1 不同加熱必v下之熱傳現象 92 4.1.2 不同充填量和量測平均熱阻的關係比較 94 4.1.3 實驗數據與效能計算之比較 95 4.2 奈米流體之熱傳導係數比較 95 4.2.1 不同奈米顆粒大小對量測熱傳導係數的關係 96 4.2.2 討論 96 4.3 奈米流體之黏滯係數比較 97 4.4 工作流體為奈米流體之填充量與熱阻關係的比較(DMHP) 99 4.4.1 不同充填量和量測平均熱阻的關係比較 99 4.4.2 討論 101 4.5 奈米流體於傳統熱管的效能比較 102 4.5.1 傳統微溝漕管與網格式熱管的比較 102 4.5.2 不同配方下奈米顆粒大小的比較 103 4.5.3 奈米顆粒大小與傳統熱管熱阻影響的比較 105 4.6 奈米流體之沸騰現象 106 第五章 結論與建議 133 5.1 奈米微粒流體之流體性質 133 5.2 DMHP 134 5.3 傳統圓形熱管 136 參考文獻 138 附 錄 145 作者簡歷1546896 bytesapplication/pdfen-US奈米流體微溝漕工作流體雷射二極體基材小型熱管放射狀的工業無氧銅封裝沸騰極限boiling limitlaser diodeworking fluidoxygen-free copperpackagingradiatebasemicro-grooveminiature heat pipenanofluidthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61470/1/ntu-93-D89522009-1.pdf