實驗二:熱沈性能測試實驗 實驗報告
實驗人員: 莊偉承 林弘修 鍾啟耀
一、前言
對於一般的電子設備，影響設備的可靠及壽命最主要的因素為熱性能的影響，就以目前的電腦來說，為因應未來的”輕薄短小”、”高速化”、”高可靠性”，”高經濟性”等，在電路的設計方面，散熱將是一個非常重要的問題。
目前的電腦CPU 大多都是以散熱片貼到CPU 上，並在加熱片上架上散
熱風扇以求散熱，在此我們模擬此種條件，並試著藉由此實驗了解散熱片
數目、材料、及風扇頻率（即流速）對熱傳的影響…。
二、實驗目的
探討不同物理性質的熱沈(heat sink)(包括不同散熱片數目、不同材料)及不同環境條件下(流速不同)，其對散熱的效益好壞影響為何。
三、 實驗原理
在此實驗中，我們主要探討以對流熱傳所傳遞的熱量，所以實驗分析時，完全忽略經由傳導所散出的熱量（實際上此實驗中經由傳導所帶出的熱量無法忽略）；在計算經由散熱片所失的熱量，如下：
1. 熱傳量：
2. 熱傳導係數：
( A 為總熱傳面積，及熱傳熱沈總表面積)

四、 實驗設備
1. 主測試風道的架設：首先利用Ω-101 將熱電偶線黏在待測之熱沈底面(黏
接時得將熱電偶線緊貼於熱沈底座)，待黏結完成後將熱沈固定在風道測試
段上，並將測試段接至實驗風洞上，完成設備架構。
2. 量測設備：將熱電偶一端連接到資料擷取系統上，量測熱沈的溫度，另外利用微差壓計量測通過測試段的空氣速度。
3. 加熱設備：本實驗是利用電源供應器供給固定電壓，並經由發熱器產生熱量給熱沈。
4. 在空氣方面，利用改變風扇頻率來改變空氣流過測試段的流速。
五、 實驗步驟
1. 以三用電表量測熱沈之電阻值。
2. 首先將黏妥熱電偶的測試段安置於風道上，並調整好皮托管的位置，使皮
托管能準確的量到風道內的空氣流速。
3. 將熱沈的熱電偶接到資料擷取系統上、同時將電源供應器之正負極接到測
試段上的加熱墊上。
4. 打開資料擷取系統、電源供應器及風扇的電源，並藉由調整風扇的頻率去
調整流經實驗風道的空氣流速。
5. 經過25 分鐘，俟系統達熱平衡時，記錄流速、熱電偶所量得的溫度、及室
溫。



六、 實驗記錄
熱沈編號： 4 ,R= 1 Ω, V= 2 volt
實驗 室溫 位置頻率 1 2 3 4 5 6 A I qw h
℃ m2 A W Wm2/℃
1 23 10 27.5 27.7 27.4 27.7 27.1 27.2 2.3*10-3 2.4 2086.96 471.1
2 23 20 24.2 24.3 24.1 24.4 23.9 24.1 2.3*10-3 2.3 2000 1709.41
3 23 30 23.5 23.7 23.5 23.8 23.3 23.6 2.3*10-3 2.22 1930.43 3386.72

熱沈編號： 9 ,R= 1.4 Ω, V= 0.6 volt

實驗 室溫 位置頻率 1 2 3 4 5 6 A I qw h
℃ m2 A W Wm2/℃
1 21 10 20.8 22 22 22 21.9 22 2.3*10-3 3.08 803.48 1031.10
2 21 20 21.2 21.4 21.4 21.4 21.3 21.4 2.3*10-3 3.08 803.48 2295.66
3 21 30 21.7 21.4 21.4 21.5 21.4 21.5 2.3*10-3 3.08 803.48 1663.52

七、問題與討論
1. 試討論實驗中散熱片數目、風扇頻率與加熱源對散熱表面溫度分佈的影響。
散熱片的片數越多,以及風扇頻率高與散熱的效率成正比

2. 試繪出不同測試段之流速(X)、位置(Y)與溫度(Z)之關係圖（3D 表示）。