新型蒸汽腔之設計參數測試

Parameter Tests for a Novel Vapor Chamber

謝國俊(Kuo-Chun Hsieh)

指導教授 ： 王訓忠

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2009.00536

摘要

本研究針對一新型蒸汽腔(vapor chamber)進行不同設計參數之性能測試，此新型蒸汽腔利用平行溝槽取代上板毛細結構，因此在密封時毛細結構的連續性不會因此中斷，且平行溝槽能夠強化腔體結構，不需額外加入支撐物以減少加工難度，平行溝槽亦提供額外的路徑使工作流體回到蒸發區，並降低工作流體的流阻，提升蒸汽腔的熱傳極限。鰭片熱沉的底面積為100mm×89mm，蒸汽腔內部腔體尺寸為100mm×80mm，蒸汽腔底部中央處採21mm×21mm均勻受熱面模擬CPU熱源，並以風扇搭配鰭片熱沉作散熱。實驗參數包括上板溝槽尺寸、毛細結構組成、擺放角度、與工作流體。上板溝槽截面近似一正三角形，針對三種不同邊長之溝槽(2.0mm、1.6mm、1.0 mm)分別測試其性能。結果顯示，溝槽邊長小至1.0 mm時仍能得到與較大邊長溝槽時相近的散熱性能；銅網/銅粉複合式毛細結構，在中低加熱量時具較低且較穩定的熱阻值，且乾化延至較大加熱量才發生；本研究並將蒸汽腔作水平、垂直與倒置擺放，在性能上三種擺放角度無顯著差異，僅垂直擺放時，毛細力需克服重力才能將工作流體自下方拉回蒸發區，導致乾化提早發生；利用丙酮作工作流體之蒸汽腔熱阻值明顯高於以水為工作流體者，並且在較低的熱負載下即發生乾化現象。

關鍵字

熱管 ； 平板式熱管 ； 蒸汽腔 ； 均溫板 ； 蒸發熱阻 ； 冷凝熱阻 ； 工作流體

參考文獻

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