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系統識別號 U0026-1308201214294200
論文名稱(中文) 電濕潤技術應用於表面冷凝熱傳之實驗探討
論文名稱(英文) Experimental Study of Condensation Heat Transfer by Using Electrowetting Techniques
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生(中文) 楊承翰
研究生(英文) Chan-Ham Yung
學號 p46991543
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 90頁
口試委員 指導教授-呂宗行
口試委員-劉建惟
口試委員-李定智
中文關鍵字 電濕潤  冷凝熱傳  共平面式電極  微機電製程加工技術 
英文關鍵字 Electrowetting  Condensation Heat Transfer  Coplanar Electrode  MEMS Fabrication 
學科別分類
中文摘要 本研究將電濕潤(electrowetting)的原理應用於冷凝板表面,利用共平面式(coplanar)的非對稱電極設計,製造出能使冷凝液滴往單一方向排開的致動表面,主要的驅動方式為利用單一方波訊號在兩非對稱電極之間所產生的不對稱電濕潤現象(asymmetric EWOD),提供冷凝液滴在一開放平面上持續移動的機制。本研究將冷凝板分成未通入訊號前的均質冷凝板與通入訊號驅動後的電濕潤冷凝板,並比較出不同大小的驅動電極在電濕潤冷凝板上的排開效果,配合研究中所設計的冷凝實驗系統,探討各種冷凝板之熱傳效率。由實驗結果發現當G=900μm、F=1Hz、V=300Vpp時,冷凝表面具有快速排開液滴的效果,並由所設計的熱傳實驗中計算出電濕潤冷凝板比均質表面冷凝板的熱通量高出了18%左右,顯示出本研究所設計的致動表面對於熱傳量有提升的效果。藉由本研究中的驅動機制進一步的應用到各材質的冷凝板上,相信對於未來的冷凝熱傳上會有所幫助。
英文摘要 In this study, we applied the electrowetting principle onto the surface of the condensing plate. Using the asymmetric electrode of the coplanar design, we are able to move the condensation droplet to one direction. Between the two electrodes, asymmetric electrowetting phenomenon could be created to supply the condensation droplet continuously pumped on the open surface. The condensing plate is divided into no signal homogeneous surface and driving signal surface. First, on the driving signal surface, we compare the effect of driving with different sizes of the electrode. We also explore the heat transfer efficiency of the different condensing plate in this study. From the experiment results, we found that the surface pumps condensation droplet spontaneously when G=900μm, F=1Hz, V=300Vpp. The heat transfer efficiency increased 18 % more than the no signal homogeneous surface. This mechanism shows it enhances heat transfer efficiency truly. With our driving mechanism to the condensing plate, we believe it will be helpful for the future.
論文目次 摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機與目的 2
1-3文獻回顧 4
1-3.1電能驅動方式 4
1-3.2表面親疏水性驅動方式 6
1-3.3熱毛細力驅動方式 8
第二章 原理分析 18
2-1電濕潤基礎公式探討 18
2-1.1接觸角的定義 18
2-1.2 Lippman’s Equation 18
2-1.3改變接觸角的因子 19
2-2冷凝理論介紹 21
2-2.1蒸氣成核理論 21
2-2.2冷凝的形式 22
2-3考慮影響垂直冷凝板的冷凝效率的機制 23
2-3.1冷凝板表面成核速率 23
2-3.2冷凝板表面液滴排開速率 24
第三章 冷凝板設計與製作流程 28
3-1冷凝板設計 28
3-1.1不對稱電濕潤現象 28
3-1.2電濕潤冷凝板 29
3-2冷凝板黃光微影製程 30
3-2.1驅動電極製程說明 30
3-2.2介電層與疏水層製程說明 30
3-3晶片清潔 31
3-4微影製程 32
3-5金屬薄膜沉積 33
3-5金屬薄膜剝離 34
3-6介電層與疏水層的製作 34
3-6.1介電薄膜沉積 35
3-6.2表面疏水層製作 35
第四章 冷凝熱傳實驗設計與方法 44
4-1蒸氣冷凝系統實驗設計 44
4-2蒸氣冷凝系統製作 45
4-3蒸氣冷凝系統之熱通量量測 46
4-4實驗量測儀器 47
第五章 結果與討論 55
5-1以不同電壓與頻率測試單一液滴的驅動現象 55
5-2垂直冷凝板冷凝現象之實驗觀察 57
5-2.1均質表面冷凝板 57
5-2.2驅動表面冷凝板 58
5-2.3不同電極尺寸之驅動表面冷凝板 59
5-2.4不同電極方向之驅動表面冷凝板 61
5-3各種冷凝板熱傳實驗結果與討論 61
5-3.1均質表面與電訊號驅動表面熱傳比較 62
5-3.2不同電極尺寸之驅動表面熱傳比較 63
5-3.3不同電極方向之驅動表面熱傳比較 63
5-3.4不同驅動訊號下之表面熱傳比較 64
第六章 結論與未來工作 85
6-1結論 85
6-2未來工作 86
參考文獻 87
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