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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:簡廷龍
研究生(外文):Ting-Lung Jian
論文名稱:低溫液冷式電子散熱系統研製
論文名稱(外文):The Development of Low Temperature Liquid-cooled Electronic Heat Sinking System
指導教授:鄭鴻斌鄭鴻斌引用關係
口試委員:柯明村李文興黃慶銘
口試日期:2012-06-02
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:能源與冷凍空調工程系碩士班
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:42
中文關鍵詞:低溫液冷式散熱電子散熱
外文關鍵詞:cryogenicLiquid-cooledElectronic Heat Sinking
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隨著人類文明的進步,科技的發展,電子元件或微電腦控制系統在我們生活中是隨處可見的,已經成為了不可或缺的工具,但新製程及設計技術不斷提升,運算裝置之體積不斷的縮小,導致發熱密度增加,若無法有效的將廢熱移除,在提升運算速度上,將會形成一大阻礙。在大部分文獻中關於液冷式散熱系統之研究主要以小功率為主且操作溫度都在常溫,而發現市面上較少機組是冷卻大面積且高功率系統,因此,本研究開發低溫液冷式電子散熱系統,利用冷凍系統搭配液冷式循環散熱模組,來對大面積、高發熱量、且運作溫度需求低的高功率系統降溫,並設計總功率將近1kW之電熱板充當模擬熱源,並進行製作與測試,探討此低溫液冷式散熱系統是否能滿足高功率熱源的散熱問題。
結果顯示此低溫液冷式電子散熱系統約熱機30分鐘即可投入降溫且第二版的散熱效果較第一版佳,而在加熱將近1kW的狀況下系統依然可以有效的帶走加入的熱源,另外可藉由壓縮機或液體輸送泵的啟停來做恆溫控制,溫控在所需求的溫度點上,以滿足實際系統運轉的散熱效果。

Under advancement of technology, electronic modules or microcomputer control systems are widely used in our daily life. As new process and design technology develop, the size of computing devices has become smaller, thus, the radiation density has increased. If the waste heat is not removed effectively, there will be a major obstacle to the improvement of computing speed. Most of studies on liquid cooling systems aim at low power, and the operating temperature is normal temperature. Few machine sets on the market are of large area cooling and high power systems. Therefore, this study developed a low temperature liquid cooling system, used refrigeration system and liquid-cooled circulating heat sinking module to cool high power systems with large area, high heating capacity and low operating temperature. This study designed and tested an electric hot plate with total power of nearly 1kW as the simulated heat source, and discussed whether this low temperature liquid cooling system can solve the heat removal of high power heat source.The results showed that the low temperature liquid cooling system can implement cooling after about 30 min warming up, and Version II has better cooling effect than Version I. When it is heated by 1kW, the system still can remove the added heat source effectively. In addition, thermostatic control can be implemented by switching on or off the compressor or liquid delivery pump, and the temperature is controlled at the required temperature spot to meet the cooling effect of real system operation.

摘要...................................................... i
ABSTRACT................................................. ii
誌 謝 .................................................. iii
目 錄 ................................................... iv
表目錄 .................................................. vi
圖目錄 ................................................. vii
第一章 緒論 .............................................. 1
1.1研究背景............................................... 1
1.2 文獻回顧.............................................. 2
1.3 研究目的.............................................. 3
第二章 基礎理論與背景 .................................... 4
2.1 冷凍空調系統基本原理 ................................. 4
2.2 蒸氣壓縮冷凍循環之基本理論............................ 4
2.2.1 理想蒸氣壓縮冷凍循環................................ 5
2.2.2 實際蒸氣壓縮冷凍循環................................ 7
第三章 實驗系統架構及實驗方法 ........................... 10
3.1實驗系統架構.......................................... 10
3.2實驗設備介紹.......................................... 12
3.2.1冷凍系統............................................ 12
3.2.2散熱板管路系統...................................... 16
3.2.3實驗儀器/控制系統................................... 21
3.3實驗流程.............................................. 24
3.3.1 冷卻系統單元....................................... 25
3.3.2 溫度監測單元....................................... 25
3.3.3 發熱元件單元....................................... 25
3.4實驗步驟.............................................. 25
3.4.1溫度監測位置架設之方法.............................. 26
第四章 結果與討論 ....................................... 28
第五章 結論及未來建議 ................................... 41
5.1 結論................................................. 41
5.2 未來建議............................................. 41
參考文獻 ................................................ 42

[1]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研究所碩士論文,95年。
[2]H. Y. Zhang, D. Pinjala and P. S. Teo, “Thermal Management of High Power Dissipation Electronic Packages: from Air Cooling to Liquid Cooling”, 2003 Electronics Packaging Technology Conference.
[3]趙谷峰,“液冷散熱模組散熱效益之研究”,國立成功大學工程科學系碩士論文,93年。
[4]鄭昱韋,“晶片用環型水冷器之研究”,國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文,92年。
[5]吳德洋,“散熱座應用於水冷系統之效能評估”,大同大學機械工程研究所碩士論文,92年。
[6] T. Y. Lee, James A. Andrews, Peter Chow and David Saums, “Compact Liquid Cooling System for Small, Moveable Electronic Equipment,” IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology, Vol.15, NO.5, October, 1992.
[7]陳律安,“電腦水冷散熱系統之效益研究”, 國立成功大學工程科學系碩士班碩士論文,95年。
[8]王文博,胡興邦,冷凍空調原理,承美科技圖書有限公司,十二版(2003)。
[9]吳東旅,“鰭片表面應用於滴淋蒸發式電子散熱系統之研究”, 國立臺北科技大學能源與冷凍空調工程系碩士班碩士學位論文,97年。
[10]林謙育,“R-404A雙溫冷凍機提升系統性能之研究”, 國立臺北科技大學能源與冷凍空調工程系碩士班碩士學位論文,99年。

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