高熱通量下延遲加熱控制對三熱氣泡成長動力之相互影響

The Dynamic Interactions of Triple Thermal Bubbles with Delayed Heating Pulse under High Heat Flux

林彥良(Lin Yen-Liang)

指導教授 ： 錢景常 ； 曾繁根

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2007年)

摘要

熱氣泡噴墨頭主要是在微加熱器上利用脈衝電流加熱產生爆炸性沸騰，與傳統大尺度下連續式加熱所隨機產生之氣泡行為迥然不同。許多學者之研究著重在單一氣泡在微加熱器上成長之行為與過程及其相關理論模式，鮮少有文獻探討脈衝式加熱所產生之多個氣泡間的相互影響。因此本實驗設計探討三個微加熱器在固定尺寸、間距下，不同時序的加熱脈衝對於氣泡成核時間、成長尺寸、生命週期上的作用。
本實驗利用微機電技術製作白金微加熱器，藉由相位平均(phase-averaged)之閃頻儀拍攝技術，依序拍攝氣泡動態的生長情形，並以微粒子影像測速儀(µPIV)觀測氣泡周圍流場之速度場的變化。關於加熱器表面溫度量測的部分是使用微電流探棒與電流放大器，利用加熱器電阻會隨加熱溫度變化而改變的性質，來紀錄加熱器上溫度的變化。
由目前實驗之結果顯示，藉由調控加熱器之加熱延遲時間的方法，我們能利用周圍氣泡產生之流體動力影響，提升或降低目標氣泡的熱效率，達到“增進”或“抑制”氣泡成長的效果。應用在印表機噴墨頭上，我們能利用延遲時間造成之體積變化來達到精確的噴墨量調控，並且能藉由縮短氣泡生命週期來增進噴墨之速度。

關鍵字

熱氣泡致動器 ； 延遲加熱控制 ； 微加熱器 ； 氣泡間之相互影響

參考文獻

[2] Yole Development, July. 2004.

[5] C. T. Avedisian, W. S. Osborne, F. D. McLeod and C. M. Curley, “Measuring bubble nucleation temperature on the surface of a rapidly heated thermal ink-jet heater immersed in a pool of water, ” Proc. R. Soc. Lond. A, 1999, 455, pp 3875–3899.

[6] T. Chen, J.F. Klausner, J.N. Chung, “Subcooled boiling heat transfer and dryout on a constant temperature microheater, ” International Journal of Heat and Fluid Flow 25, 2004, pp 274–287

[7] P. Deng, Y.K. Lee, P. Cheng, “An experimental study of heater size effect on micro bubble generation, ” International Journal of Heat and Mass Transfer 49, 2006, pp 2535–2544.

[8] J.Y. Lee, H.C. Park, J.Y. Jung, H.Y. Kwak, “Bubble Nucleation on Micro Line Heaters, ” Journal of Heat Transfer, Vol. 125, August 2003, pp 687-692.