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系統識別號 U0026-0708201914512700
論文名稱(中文) 單鰭與雙鰭散熱片的對流熱傳係數分析
論文名稱(英文) Analysis of Thermal Convection Coefficient for Single and Double Fins
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系
系所名稱(英) Department of Engineering Science
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 王喻暉
研究生(英文) Yu-Hui Wang
學號 N96061321
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 91頁
口試委員 指導教授-趙隆山
口試委員-張建宏
口試委員-彭勳章
中文關鍵字 單鰭  雙鰭  散熱片  對流熱傳係數  迴歸分析 
英文關鍵字 single fin  double fin  convection coefficient 
學科別分類
中文摘要 本文主要是藉由實驗與模擬兩種方式分別探討單鰭散熱片與雙鰭散熱片在強制對流的環境下,其對流熱傳係數的變化與分析。研究方法首先分別運用實驗方法與模擬方法獲得溫度數據,並將兩者以迴歸分析的方式分析數據。透過改變熱源的電功率與強制對流風速兩個變數,觀察並紀錄下溫度的數值變化,並將這些溫度數據利用迴歸分析的方法求出變數之間可能存在的關係式,當判定係數大於0.9時,便將此回歸方程式視為兩變數之間的關係式,並透過所求出的關係式,預測不同條件下,鰭片表面附近可能的對流熱傳係數。
在扣除掉鰭片底座的熱損失之後,我們可以得到從鰭片所散失的熱,並由鰭片所散失的熱與鰭片溫度之間的線性方程式將鰭片表面附近的對流熱傳係數轉換成為鰭片溫度的函數,並且我們可以得知對流熱傳係數的極值為α/A_fin ,而變化趨勢可以由αT_∞+β得知。
從實驗的結果顯示,在低風速狀態下使用單鰭散熱片能夠得到較高的對流熱傳係數,而在高風速的狀態下使用雙鰭散熱片能夠得到較高的對流熱傳係數。從模擬的結果顯示,雙鰭片所呈現的對流熱傳係數極值普遍較單鰭片所呈現的對流熱傳係數極值更高,而且兩者交叉的狀況並不明顯。
從數據中我們可以得知:對於單鰭散熱片而言,其誤差最大可達約63.36%,最小則約為1.5%;而對於雙鰭散熱片而言,其誤差對大可達約75.33%,最小則約為26.17%。
英文摘要 This article focuses on analyzing the convection coefficient for single and double fins in a forced convection environment by the means of experimental and numerical methods.
After deducting the heat loss (of the fin base and bottom block) from the heater power of the heat sink module of fin, the heat dissipation of the fin can be obtained and it can be deduced as a linear function of the fin measured temperature, αTfin+β. The convection coefficient can then be calculated and also expressed as a function of the fin temperature. From the analysis result, it can be found that the extreme value of the convection coefficient is α/Afin, where Afin is the surface area of the fin. The change trend of the convection coefficient with the fin temperature can be determined by αT_∞+β, where T_∞ is the environment temperature.
The experimental results show that the use of a single-fin heat sink at low wind speed results in the higher convection coefficient, while the use of double-fin heat sink at high wind speeds leads to the higher convection coefficient.
The simulation results indicate that the convection coefficient of the double fin heat sink is generally larger than the convection coefficient of the single fin heat sink.
論文目次 致謝 ii
摘要 iii
目錄 xiv
表目錄 xvii
圖目錄 xix
符號說明 xxiii
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 文獻回顧 3
1-3 研究流程與方法 7
1-3-1實驗部分 7
1-3-2模擬分析部分 7
第二章 理論基礎 10
2-1 熱對流原理 11
2-2 鰭片介紹與數學模型 13
2-3 迴歸分析 16
第三章 實驗與模擬介紹 21
3-1 實驗模型 21
3-1-1 散熱鰭片 21
3-1-2 陶瓷加熱片 21
3-1-3 冷卻風扇 22
3-1-4 陶瓷斷熱片 22
3-1-5 散熱膏 22
3-2 實驗設備 23
3-2-1 電源供應器 23
3-2-2 溫度擷取系統 23
3-2-3 熱電偶 24
3-2-4 點焊機 24
3-2-5 風速計 24
3-3 實驗流程 25
3-3-1 求發熱功率與熱源溫度之關係圖 25
3-3-2 計算由鰭片所散出之熱量 26
3-3-3 計算對流熱傳係數 27
3-4 數值模擬簡介 28
3-4-1 COMSOL 有限元素分析軟體介紹 28
3-4-2 模擬設定流程 29
第四章 結果與討論 44
4-1 實驗結果 44
4-1-1 電源功率與熱源溫度關係圖 44
4-1-2 從鰭片部分所散出去的熱量與鰭片溫度之關係圖 45
4-1-3 鰭片部分之對流熱傳係數與鰭片溫度之關係圖 46
4-2 模擬結果 48
4-2-1 電源功率與熱源溫度關係圖 48
4-2-2 從鰭片部分所散出去的熱量與鰭片溫度之關係圖 49
4-2-3 鰭片部分之對流熱傳係數與鰭片溫度之關係圖 49
第五章 結論 88
參考文獻 90
參考文獻 [1] K.E. Starner and H.N McManus, “An Experimental Investigation of Free Convention Heat Transfer From Rectangular-Fin Arrays”, J.Heat Transfer 85(3),pp.273-277,1963
[2] John R Welling and C.B Wooldridge”Free Convention Heat Transfer Coefficients From Rectangular Vertical Fins” J.Heat Transfer 87(4),pp.439-444,1965
[3] Ernani Sartori “Convention Coefficient Equation for Forced Air Flow over Flat Surface”, Solar Energy 80(2006),pp1063-1071
[4] Han-Taw Chen, Jen-Pin Song, Yi-Tong Wang,”Prediction of Transfer Coefficient on the Fin inside One-Tube Plate Finned-Tube Heat Exchangers” International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 48, Issue 13, June 2005, Pages 2697-2707
[5] 賴奕亨,”在自然對流下研究矩形鰭片”,國立成功大學工程科學系碩士論文, 2017
[6] 張凱復,”單鰭片下的熱對流係數分析”, 國立成功大學工程科學系碩士論文, 2018
[7] 劉立熙, “根據實驗溫度量測值估算矩形鰭片上之熱傳特性”, 國立成功大學工程科學系碩士論文, 2007
[8] 劉建志, “應用田口法於圓柱式散熱鰭片參數設計”, 國立高雄應用科技大學機械工程學系碩士論文, 2017
[9] 張文奎, “散熱鰭片擴散熱阻之分析”, 國立清華大學工程與系統科學系碩士論文, 2002
[10] 鄭憶湘, “散熱片在強制對流下之最佳化設計與實驗”, 國立清華大學工程與系統科學系碩士論文, 2002
[11] 柳貴琦, “高效率氣冷式CPU散熱片之熱傳分析與設計”, 淡江大學機械工程學系碩士論文, 2001
[12] 高碧燦, “散熱片幾何外型對散熱器之冷卻影響與分析”, 義守大學機械與自動化工程學系碩士班碩士論文, 2005
[13] 陳賢仁, “散熱鰭片使用於自然對流、強制氣冷與水冷之散熱效能比較”, 國立成功大學工程科學系專班碩士論文, 2006
[14] 王暉雄, “熱管散熱模組效能之探討”, 國立成功大學工程科學系博士論文, 2002
[15] 呂孟恭, “熱管散熱模組應用於繪圖處理器系統測試散熱模擬與設計”, 國立高雄應用科技大學模具工程系碩士論文, 2011
[16] 王崇岳, “桌上型電腦散熱模組之參數分析”, 中原大學機械工程研究所碩士論文, 2005
[17] 張志新, “放射狀鰭片散熱器之數值模擬與參數探討”, 國立臺灣科技大學機械工程系碩士論文, 2003
[18] 龔浩民, “CPU散熱片熱阻模型之建立與驗證”, 國立臺灣大學機械工程學研究所碩士論文, 2001
[19] 黃任禪, “鰭片陣列熱場散熱模組數值分析”, 國立臺灣海洋大學機械與機電工程學系碩士論文, 2010
[20] 張立威, “具氣體擴散區之散熱座性能的分析”, 大同大學機械工程學系碩士論文, 2011
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2022-09-01起公開。
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