热工实验 - 淡江大学机械与机电工程学系

《热工实验 - 淡江大学机械与机电工程学系》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、熱工實驗淡江大學機械與機電工程學系編制目錄1.被動式熱傳導2.同心管熱交換器3.IC熱阻抗自然對流量測4.熱傳導與對流及液、氣熱傳導5.CPU熱阻抗量測6.熱傳風洞7.蒸氣吸收式冷凍循環實驗被動式熱傳導風扇性能曲線風洞測試一.實驗目的風洞測試機具及其相關量測規範應用於電子散熱與模組組裝至今已相當成熟，除了流場流況觀測與熱傳測試之外，最為廣泛被利用之強制對流散熱裝置更是隨處可見的風扇模組。隨著高科技產業的急遽發展，風扇因應更多不同使用條件的要求而需要被更嚴苛的測試環境加以規範，進而設計並生產出卓越的

2、散熱機制，以提昇產品的可靠度與未來的研發能量。風扇一般的設計要點主要為葉片的曲面設計與驅動模組，除了尺寸與功率的規範之外，其所搭配出之產品必須接受包含噪音測試，風量測試，轉速測試，靜壓測試，耐用度評估等，才能達成不同的使用要求。於本實驗中，希望藉由風洞量測概念，經由學員實際操作進而了解現今產業界如何量測風扇之性能曲線；性能曲線亦即靜壓-風量(P-Q)曲線，最後彙整各項實驗參數與數據，加以評估比較。二.風扇P-Q特性定義依照風扇PQ曲線來看，以三個物理值來描述它：1.Pmax：當風量為0時，在某固定

3、腔室容積狀態下，該風扇的最大靜壓值。2.Qmax：當風扇入口與出口二端壓差為0時的流率，為該風扇的最大流率。3.P-Q值：為風扇入口與出口二端壓差與當時狀態下流率Q的對應值。其特性關係如圖示例子：圖1.風扇壓力與流量關係(風扇特性曲線)因此在風扇P-Q測試量測時，我們依照該特性因素，分為三個階段去量測風扇的P-Q特性。又以直流風扇而言，目前的風扇驅動方式，以定電壓及PWM二種模式為主。空氣由沒有提供動力的組件或系統的入風口進入，出風口流出。而空氣流動時，氣流在其流動路徑會遇上系統內部零件的阻擾，其

4、阻抗會限制空氣自由流通，造成風壓的損失，此損失因風量而變化，在空氣流量Q的狀態下，組件或系統的入風口端與出風口端形成壓力差P，該壓力P與流量Q的對應關係，即為該組件或系統的空氣流量阻抗特性，其特性關係如圖示例子。圖2.元件阻抗與流量關係(系統特性曲線)系統特性曲線與風扇特性曲線的交點，稱為系統操作工作點，該工作點即風扇之最佳運作點。在工作點，風扇特性曲線之變化斜率為最小，而系統特性曲線之變化率為最低；此時對應於同一系統阻抗之靜壓值，風扇所能提供之風流量恰可符合系統之需求。而系統阻抗曲線不同所產生之

5、操作點也隨之不同。圖3.風扇性能曲線與系統阻抗關係設計時應考慮項目：1.保持空氣流動盡量不受阻擾，入風口與出風口保持暢通。2.引導氣流垂直通過系統，以確保氣流順暢而提升冷卻效率。3.如需加裝空氣濾網，應考慮其增加的空氣流動阻力。三.實驗機台本實驗所使用的風洞機台名稱為LW-9015全自動AMCA210風洞。LW-9015RSAN為一種風量及壓力量測裝置(AirFlowRate&PressureMeasurementApparatus)。LW-9015RSAN風量及壓力量測裝置是依據美國AMCA21

6、0-99規範，由輔助風機把空氣流過設計好的噴嘴，在噴嘴二端形成壓差，由該壓力差值計算出空氣流量。在噴嘴的上游，有靜壓腔室用來量測靜壓，因此得到風扇特性曲線及系統特性曲線資料。為了得到精確流量值，這個裝置共有5組噴嘴，各分別量測不同區段的流量值，總量測流量範圍2.4~250CFM(ft3min)，操作過程由電腦命令狀態，且自動擷取資料。機台的功能上則為：1.風扇或風扇組P-Q特性量測。2.零件、組件或系統阻抗P-Q特性量測。3.標準流量產生，配合加熱模組或熱傳風洞做T-Q(溫度-流量)或R-Q(風扇

7、轉速-流量)量測。各項裝置簡介：圖4.機台主體照片1.前安裝板與風扇測試區。2.位置PL.7與靜壓管Ps7。3.位置PL.5與靜壓管Ps5。4.位置PL.6及壓力管，與位置PL.5的壓力差為ΔP。5.位置PL.8，總壓力為Pt8。6.手孔，用來清潔細金屬網或更換噴嘴蓋等用途；量測時，必須要蓋緊，使用扳手鎖緊。7.測試風扇用的PowerSupplyDC30V×3A。8.後安裝板。9.PC用鍵盤。10.監控用LCD螢幕。11.PWM用脈波訊號產生器GFG-3015。圖5.前安裝板與風扇測試區12.前安

8、裝板，最大開孔尺寸為36cm×43cm，可以用來安裝大型試驗件，做Impedance測試用。13.前中間安裝板，最大開孔尺寸為14cm×14cm，一般用來安裝測試用風扇或比較小型試件做Impedance。14.試驗件安裝板，依測試件需求形狀來開孔測試。15.扣鉗，夾持力55Kg/件。16.雙肘支持架，用來架設轉速測定器。17.鎖緊螺。18.高低調整螺。19.光纖感測器，其端面與被測物保持2~5mm。20.測試風扇。21.30cm×35cm升降台，用來置放待測物，如系統或組件。圖6.