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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊志偉
研究生(外文):Chih-wei Yang
論文名稱:高效能電競筆電散熱系統研究
論文名稱(外文):A study on the radiator of high performance gamming note book
指導教授:鄧治東鄧治東引用關係許政行許政行引用關係
指導教授(外文):Jyh-tong TengCheng-Hsing Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:筆記型電腦離心式風扇扇葉葉型散熱模組Icepak熱管
外文關鍵詞:Impeller typeThermal moduleCentrifugal fanNotebook computerHeat pipeIcepak
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P150XM為本文探討P750ZM的前身,CPU搭配 Intel Ivy Bridge Mobile 45-Watt CPU,VGA為Nvidia GTX880 105watt,機身總厚度45 mm,對比P750ZM CPU搭配 Intel Haswell Desk TOP 88-Watt CPU,VGA為Nvidia GTX980 103-Watt,不僅CPU功率高了43-Watt,機身厚度也一舉降低到36 mm,在設計空間受限下,必須更著重於散熱模組及離心式風扇單體的提升以達到系統散熱需求。
本文主要針對實測狀態,離心式風扇由原本同尺寸(808015 mm)直葉流量12 CFM,風壓12.5 mm-H2O,改為直輪葉後在固定轉速條件下,提升到12.6 CFM ,風壓13.3 mm-H2O,系統噪音測試5V+4.5V由49.8 dBA(Max)降到47.8 dBA;散熱模組由原本設計的CPU VGA分離式模組(Pipe D6X3 each),TAT75% CPU Tj(Junction Temperature) 98度,改為一體式模組(Pipe D6X7)後CPU Tj溫度降低到86度,說明直輪葉型風扇,設計參數較為彈性,能幫助噪音降低且不影響性能,以及一體式的散熱模組設計,能均勻兩邊熱源的散熱,充分運用整體散熱模組的散熱面積,以利薄型化筆電的散熱性能提升,期望未來可供薄型化高階筆電做散熱設計參考。
In this study, P150XM is the predecessor of P750ZM – CPU to go with Intel Ivy bridge Mobile 45-Watt CPU using VGA for Nvidia GTX880 105-Watt, with the whole system thickness of 45 mm, comparing with P750ZM CPU to go with Intel Haswell Desk TOP 88-Watt CPU. Here, VGA uses Nvidia GTX980 103-Watt; because of certain design limitation, not merely CPU work power becomes higher but also the thickness lowers to 36 mm in one revision. The need of improvements on thermal module and single-body fan to better meet the demand for dissipating heat should be emphasized.
The study presented in this thesis aims at the investigation of the field test results with the dimension of fan refined from 808015mm straight-type, 12 CFM air flow and 12.5 mm-H2O pressure to composite-type 12.6 CFM air flow and13.3 mm-H2O pressure, while the system noise test criterion (5V+4.5V) lowered from 49.8 dBA (Max.) to 47.8 dBA. After the thermal module was refined from CPU VGA separated-type thermal module (Pipe D6X3 each) with TAT75% CPU Tj (Junction Temperature) at 98 degree C to integrated-type thermal module; this revision of the thermal module reduced the T j of CPU down to 86 degree C. The results obtained from this study demonstrate that the straight-type fan possesses more flexibility for the design parameters; such flexibility helps lower the noise without much impact on the performance. Furthermore, the design of integrated-type thermal module is able to make a more even dissipation of heat from both sides of the thermal module by fully using the overall area available for heat dissipation.
Using the improved designs of fan and the thermal module, the heat dissipating capability of a ultra-thin notebook computer was proven to be enhanced. It is expected that the results obtained from this study would be used as references for the future design of the heat-dissipating measures for the high-performance ultra-thin notebook computers.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 III
致謝 IV
目錄 VII
圖目錄 XIII
表目錄 XV
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的 2
1-3 文獻回顧 5
第二章 熱傳遞及聲學基礎理論及說明 6
2-1 熱傳遞理論 6
2-1-1 熱傳遞 7
2-1-2 熱組值 8
2-1-3 導熱介質 8
2-2 聲學基礎 9
2-2-1 聲學基礎 10
2-2-2 聲學參數說明 13
2-2-3 頻譜介紹 15
2-2-4 風扇倍頻計算 16
2-3 熱管及風扇工作原理 16
2-3-1 熱管工作原理 18
2-3-2 離心扇工作原理 21
第三章 系統空間及散熱設計對策說明 22
3-1 系統散熱空間說明 23
3-2 離心扇設計對策 27
3-3 散熱模組設計對策 28
第四章 模擬與實機測試 29
4-1 系統模擬 29
4-1-1 ICEPAK模擬軟體簡介 30
4-1-2 系統測試模擬 67
4-2 系統實機測試 68
4-2-1 實驗方法 68
4-2-2 系統實機測試 73
4-3 模擬及實測數據比較 75
第五章 結論及未來展望 76
5-1 結論 77
5-2 未來展望 77
參考文獻 80
圖目錄
圖2-1 顯微鏡下物質與物質的切面 8
圖2-2 波的運動方向示意圖 10
圖2-3 FFT頻譜圖 14
圖2-4 頻帶突出比頻譜圖 14
圖2-5 聲音調變量頻譜圖 14
圖2-6 響度值頻譜圖 15
圖2-7 熱管內部工作狀態 17
圖2-8 常見熱管內部毛細結構 18
圖2-9 離心式風扇葉片與迴轉方向夾角示意圖 20
圖2-10 離心式風扇葉片速度向量圖 21
圖3-1 系統外觀尺寸 22
圖3-2 系統內主要元件位置說明 23
圖3-3 直葉,輪葉,輪葉的葉型3D圖 24
圖3-4 直葉,輪葉,輪葉模擬數據 25
圖3-5 直葉,輪葉,輪葉CNC模型 25
圖3-6 ECMA-74 噪音量測規範 26
圖3-7 直葉,輪葉,輪葉噪音實測頻譜圖 27
圖3-8 分離式散熱模組 28
圖3-9 一體式散熱模組 28
圖4-1 ICEPAK 基本參數設定 30
圖4-2 S1-1 能量收斂圖 32
圖4-3 S1-1 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 32
圖4-4 S1-1 系統內熱分佈狀態 33
圖4-5 S1-2 能量收斂圖 34
圖4-6 S1-2 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 34
圖4-7 S1-2 系統內熱分佈狀態 35
圖4-8 S1-3 能量收斂圖 36
圖4-9 S1-3 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 36
圖4-10 S1-3 系統內熱分佈狀態 37
圖4-11 S2-1 能量收斂圖 38
圖4-12 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 38
圖4-13 S2-1 系統內熱分佈狀態 39
圖4-14 S2-2 能量收斂圖 40
圖4-15 S2-2 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 40
圖4-16 S2-2 系統內熱分佈狀態 41
圖4-17 S2-3 能量收斂圖 42
圖4-18 S2-3 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 42
圖4-19 S2-3 系統內熱分佈狀態 43
圖4-20 S3-1 能量收斂圖 44
圖4-21 S3-1 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 44
圖4-22 S3-1 系統內熱分佈狀態 45
圖4-23 S3-2 能量收斂圖 46
圖4-24 S3-2 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 46
圖4-25 S3-2 系統內熱分佈狀態 47
圖4-26 S3-3 能量收斂圖 48
圖4-27 S3-3 CPU VGA Tj 溫度曲線圖
圖4-28 S3-3 系統內熱分佈狀態 49
圖4-29 S4-1 能量收斂圖 50
圖4-30 S4-1 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 50
圖4-31 S4-1 系統內熱分佈狀態 51
圖4-32 S4-2 能量收斂圖 52
圖4-33 S4-2 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 52
圖4-34 S4-2 系統內熱分佈狀態 53
圖4-35 S4-3 能量收斂圖 54
圖4-36 S4-3 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 54
圖4-37 S4-3 系統內熱分佈狀態 55
圖4-38 S5-1 能量收斂圖 56
圖4-39 S5-1 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 56
圖4-40 S5-1 系統內熱分佈狀態 57
圖4-41 S5-2 能量收斂圖 58
圖4-42 S5-2 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 58
圖4-43 S5-2 系統內熱分佈狀態 59
圖4-44 S5-3 能量收斂圖 60
圖4-45 S5-3 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 60
圖4-46 S5-3 系統內熱分佈狀態 61
圖4-47 S6-1 能量收斂圖 62
圖4-48 S6-1 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 62
圖4-49 S6-1 系統內熱分佈狀態 63
圖4-50 S6-2 能量收斂圖 64
圖4-51 S6-2 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 64
圖4-52 S6-2 系統內熱分佈狀態 65
圖4-53 S6-3 能量收斂圖 66
圖4-54 S6-3 CPU VGA Tj 溫度曲線圖 66
圖4-55 S6-3 系統內熱分佈狀態 67
圖4-56 實機測試的恆溫箱 68
圖4-57 Type 1 D6x3 each 分離式 69
圖4-58 Type 2 D6x6 一體式 69
圖4-59 Type 2 D6x7 一體式-1 70
圖4-60 Type 2 D6x7 一體式-2 70
圖4-61 Intel HSW DT TCC spec 72
圖4-62 N vidia GTX 9系列Thermal design spec 73
圖4-63 CPU Tj的6個Type 曲線圖 74
圖4-64 GPU Tj的6個Type 曲線圖 74
圖4-65 Type 2、4、5、6模擬及實測曲線圖 75
表目錄
表2-1 等響度曲線表ISO 226:2003 12
表2-2 熱管工作液一覽表 18
表3-1 直葉,輪葉,輪葉葉型噪音實測數據表 26
表4-1 散熱模組樣式及模擬參數表 31
表4-2 S1-1 溫度數據 33
表4-3 S1-2 溫度數據 35
表4-4 S1-3 溫度數據 37
表4-5 S2-1 溫度數據 39
表4-6 S2-2 溫度數據 41
表4-7 S2-3 溫度數據 43
表4-8 S3-1 溫度數據 45
表4-9 S3-2 溫度數據 47
表4-10 S3-3 溫度數據 49
表4-11 S4-1 溫度數據 51
表4-12 S4-2 溫度數據 53
表4-13 S4-3 溫度數據 55
表4-14 S5-1 溫度數據 57
表4-15 S5-2 溫度數據 59
表4-16 S5-3 溫度數據 61
表4-17 S6-1 溫度數據 63
表4-18 S6-2 溫度數據 65
表4-19 S6-3 溫度數據 67
表4-20 Type 1~3 實測數據 72
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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