水冷式散热箱

1、水冷式散熱箱組員姓名：王崇宇、陳繼元、邱繼堯、吳宗南德霖技術學院機械工程系夜二技095A指導老師：藍天雄 老師摘 要現在的任何資源越來越少，任何的資源都是得來不易，所以我們要節約能源，因此本專題的水冷式散熱箱能夠把能源的耗損量降低，而在不需要耗其他大量的資源本專題水冷式散熱箱所作的方法是以壓克力板為主要的結構，另外其他的內部的構造有上下部水箱、流水道、抽水馬達、風扇以及配電，這樣的一些內部的物品組合跟外部的組裝跟外部噴漆就成為了水冷式散熱箱，組裝好實體就是來測試水冷式散熱箱能不能夠比冷氣還要來的冷。在未來的水冷式散熱箱可以能夠成為家家戶戶都有台的趨勢，也可以抵制現在資源的浩劫，要是現在的資源一

2、直在耗損下去的話，在未來的資源的領域上能夠以水冷式散熱箱這樣的一個物品來做為不消耗資源的依據。一.研究動機因為現在的任何資源越來越少，電力是由水力發電、火力發電、水力發電、風力發電、太陽能發電和核能發電，任何的資源都是得來不易，所以我們要節約能源，不能隨意的浪費資源，因此想要使用少數的電，能達到跟消耗大量電力的東西，發揮的功能是依樣的。現有水冷式散熱箱的問題，水冷式散熱箱現在都是做大型工廠使用的，所以佔用空間就很大，而且實用性也不是很高，外加使用的是大型風扇，所以噪音很就很大，耗電量當然也就很大了，價錢也就理所當然的會提高了；因為廠商為了讓水冷式散熱箱的效能提高，所以沒有做水循環的功能，水只通

3、過紙一次，就已經將水排到外面去了；而水冷式散熱箱現在都是做成大型工業用的，因為紙也要做成比較大張，購買麻煩，更換時也比較困難。要如何解決這些問題呢？做成縮小版的水冷式散熱箱，只要一個小小的空間，就可以將水冷式散熱箱擺下去，因此也就不會有佔太大的空間問題了，不一定只能拘束在工廠裡面，也可以是自家用，本專題使用電腦型的風扇，將風扇的聲音大大的縮小了，不會像一般的水冷式散熱箱，噪音很大，材料成本不須要太高，所以價位當然也就部會比一般的水冷式散熱箱還要來的高了，本專題做成的是讓水循環，不會像一般的水冷式散熱箱一直處在出水跟入水，浪費水資源；因此將水冷式散熱箱縮小，水蒸發也不會那麼高，但是也還是會有水蒸

4、發的問題，所以在水裡面加冰塊，冰塊融化掉，會變成水，補足水蒸發的問題。水冷式散熱箱扇會比冷氣機耗電量來的低，也因為將水冷式散熱箱縮小，風扇縮小，消耗的電量也就不會像現在市面上的水冷式散熱箱耗電量那麼高。這次做的小型水冷式散熱箱，不像大型的水冷式散熱箱，大型水冷式散熱箱因為要讓一個區域涼快，所以它的任何東西都是做的很大，像棉紙也是依樣，一般的外面根本就不能買到那麼大的棉紙，一定是請那家公司來換；而我們的小型水冷式散熱箱棉紙也是小張的，所以要購買也是很方便，當然讓居家的人可以自己動手換掉，不須要在打電話給廠商，請廠商來幫忙換取。二.研究目的本專題是因為現在的能源一直在消耗，想使用少量的能源，達到最

5、大的使用效率，因此想藉由現在已有的水冷式散熱箱，加以改善，做成一個能夠發揮最大效能的全新水冷式散熱箱。現在的水冷式散熱箱都太厚重，價位太高了，因此這次想使用壓克力板，也不打算做成那麼大台，所以要做出的是不只是只能在工廠使用，也希望一般的住家就可以使用了。現在夏天的電費很貴，因此做出的水冷式散熱箱，居家戶戶都可以購買一台，可以不用再像以前一樣，天天開冷氣，需要讓自己付大量的電費，也會耗掉大量的資源，所以這次要做的水冷式散熱箱，雖然不能達到跟冷氣機一樣的效果，但是本專題做出的水冷式散熱箱，會比一般的電風扇要來的涼，因此想要做出一個能夠節約能源的水冷式散熱箱。三.前言本專題，有很多的問題，要克服的問

6、題也很多，像是因為內部的溫度高，導致需要考慮水流失的問題；水循環問題，如果要做成水循環，要使用多大的抽水馬達，這也是一個很大的問題；還有就是如何讓水能夠一直保持冰涼，讓風扇吹出來的風，能夠一直維持涼爽；當然也有考慮的水冷式散熱箱的體積大小，不能做的太大台，要攜帶方便，所以像風扇那些的體積都要大大的縮小，整體的體積也是要大大的縮小。市場上的水冷式散熱箱，在市面上的風評不是很好，很多的消費者，反應水冷式散熱箱的空間佔用的太大，跟一般的電風扇沒什麼差別，也就代表市面上的水冷式散熱箱，效能很差，容易漏水，清洗不方便。像網路上的(1)冰精靈負離子遙控水冷式散熱箱，功能有水冷循環、冰塊槽設計、冰精灌設計、

7、水濾網清淨功能、360度導風轉盤、透明視窗水位表、4小時定時、三段風速加自然風加睡眠風各種風速功能、配合芳香劑使用；但是缺點有體積太大、攜帶不方便、因為是360度的導風轉盤，因此不能達到完全的涼度，跟電風扇沒什麼兩樣而(2)景陞實業公司做的水冷式散熱箱，優點是熱效應所消耗掉的水量，可以直接接水龍頭補水，所以不要怕水冷式散熱箱裡的水箱，沒有足夠的水資源；清淨：混濁的空氣進入機體內後，經過附著水分交換板，使空氣中的粉塵雜質附在交換板上由水來淨化；環保：無使用壓縮機及任何化學物質，所以不會對環境造成污染；滅菌消毒：可在風機循環水中加入適量的消毒水，消滅空氣中的細菌及病毒；多種安裝方法：可以懸吊，可以

8、掛在牆壁上，或則是用成移動式的。還有(3)POLO豪華型負離子遙控水冷式散熱箱LA-926型，優點有負離子殺菌、方便清洗、冰精灌三罐，可以交替使用、冷度不夠，也可以在水槽裡再加冰塊、九公升的大型水箱。在此介紹的三台水冷式散熱箱都是網路上所找尋到的，這三台水冷式散熱箱都有共通的缺點，因為體積大，攜帶很不方便，而且都有考慮到水循環，沒有浪費水資源，但是都還是需要再填充水，而景陞實業公司做的水冷式散熱箱，有考慮到不讓消費者使用不方便，因此直接接上水龍頭，讓消耗掉的水，直接從水龍頭補充水，而消耗的電量，冰精靈負離子遙控水冷式散熱箱和POLO豪華型負離子遙控水冷式散熱箱LA-926型，都是使用110V/

9、60Hz，但是景陞實業公司做的水冷式散熱箱，卻是使用220V/60Hz，如果要使用那麼大的電量，為什麼不直接裝冷氣呢？因為水冷式散熱箱最主要就是要節省耗電量，要使用跟冷氣一樣的電量，而涼爽度又沒有比冷氣要來的涼，消費者也會再多加的考慮，是否要購買此冷水扇。本專題最主要就是要節約能源，要以最小的能源，達到最大的功效，看過了那麼多市面上的水冷式散熱箱，也清楚了本專題的目標在何處了，市面上優點的，在做的過程中要保持住，而缺點的地方，則是需要改善，像是體積太大，這是每一個消費者都在反應的，因此這個地方也是第一個該注意的地方，所以本專題將風扇改成使用電腦型的風扇，因為使用電腦型的風扇，可以將整體的體積大

10、大的縮小，像是整個外型，原本是因為風扇是使用原始電風扇的風扇關係，而要完全美觀，需要將所有的零件，包在機體裡面，因此冷水扇才會如果的大台，如此的攜帶不方便；也因為本專題將整體的體積大大的縮小，因此所耗掉的成本也能夠降低，現在市面上的機型，大概都是左右，如果消耗掉的成本費用能夠降低，當然市面上所販賣的價錢也大大的降低了，消費者的購買慾望也會大大的提高了。四.相關理論本專題做的是桌上型水冷式散熱箱，做專題開始因為構想都還沒有出現，因此將歸那中的材料一一的跟其他材料來比較，而本專題外殼部份，是在考慮要使用壓克力板還是使用塑膠，使用壓克力板的價錢會比較貴，但是硬度會比塑膠要來的高，而塑膠呢，則是價錢便

11、宜，但是硬度沒有很高，而且容易吸熱，以下就是本專題壓克力與塑膠比較的數據，來表示為什麼到最後會選擇使用壓克力板。4-1. 塑膠與壓克力的比較4-1-1塑膠 表一 塑膠材料熱含量表熱塑性塑膠就是一遇到加熱就會融化成液體，冷卻後又可以成為另一種形狀的塑膠，但熱固性塑膠則是只有製造時才加熱讓它成型，但是加熱第二次的時候它不但不會變成液體，而且還會形成惡臭，甚至危害我們人體的健康，所以回收時要分開。如果你細心注意到四周的環境，你會很驚訝地發現生活中有許多塑膠及合成纖維在你家裡。如製造汽車時用到的許多塑膠，這樣子一來可以減少車子的重量，以免耗油。塑膠水管已經逐漸取代金屬水管，因此可以避免掉許多有毒物質的

12、釋出。許多塑膠都能夠防水，因此被廣泛用來做為盛水的容器或是防水的容器，其中最常被使用的是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)。 塑膠的主要特性：我們大家經常的使用塑膠這個物質，大家是否想過塑膠它的優缺點為何？為什麼有些人覺得它方便，有些人覺得它製造污染。優點：不易導電、質輕、化學性安定、耐衝擊、透明耐磨、 易成形著色、成本低。缺點：不易分解、耐熱性較差、低溫易變脆、承受太多負荷會產生變形。塑膠的回收環保：塑膠由於不易在自然情況下分解，常被稱為千年公害。有些被人隨意丟棄在路邊，造成景觀的破壞；有些被人露天燃燒，造成空氣的污染。所以塑膠的回收工作是當務之急。4-1-

13、2壓克力 表二 材料溫度變化表 射出成型溫度：射出成型壓力：成型收縮率：標準級（）耐熱型（）比重：標準級耐熱級機械加工性：優表三 材料溫度表壓克力塑膠的處裡條件成型品常有應力殘留的問題，是因為射出時的配向級等卻過程時的收縮不均，必須要經過適當的熱處裡；主要技術是退火處裡，即將產品放置在較熱變形溫度低的環境下放置小時，並控制退火爐內溫度的平均分布。圖一 兩種不同等級之PMMA比熱對溫度作圖(如圖一)所示因此壓克力比塑膠要來的耐摔、也比較耐重，並且散熱性比較高，所以本專題選用壓克力板。4-2. 熱性能分析4-2-1熱傳導(Conduction)當物質的兩端存在於不同溫度下時，平均熱能會由高溫流向低

14、溫。 熱傳導速率 dQ/dt = k A*(TH-TL)/d Q：熱能，t：時間， k ：熱傳導係數 W/m，A：截面積， TH-TL ： 溫差， d ：厚度 4-2-2 熱對流(Convection)不同溫度的流動流體和固定表面間的熱量傳遞。 熱對流速率 dQ/dt = h A*(TH-TL) Q：熱能，t：時間， h ：平均熱對流係數 A：截面積，TH-TL：溫差 表四熱傳導速率的計算 4-3.風扇分析4-3-1風量(如圖二)所示將風扇放置於風洞口，風吹入風洞，經由流場內各量測點測試風量與靜壓，經由電腦匯整測得資料後繪出特性圖與資料。 圖二風扇特性曲線圖 圖三風扇測試系統圖4-3-2風扇並

15、聯分析由此可知(如圖四)所示，並聯的風扇風量加大，但是靜壓不變；假如系統阻抗低時，可使用並聯方式。 圖四並聯分析圖4-3-2風量1卡等於1g重0的水使其溫度上昇1所需的熱量。1瓦特的功率工作1秒鐘等於1焦耳 1卡等於4.2焦耳 空氣的定壓(10mmAq)比熱(Cp)=0.24 (Kcal/Kg) 標準狀態空氣：溫度20、大氣壓760mmHg、濕度65%的潮濕空氣為標準空氣，此時單位體積空氣的重量(又稱比重量)為1200g/M3 CMM、CFM都是指每分鐘所排出空氣體積，前者單位為立方米/每分；後者單位為立方英呎/每分。1 CMM=35.3 CFM4-3-4定律風扇定律為一組關係式，可以預測改變

16、空氣狀態操作條件及風扇尺寸之類的效應。由於涉及風扇尺寸的定律對於風扇設計者比較有用，使用風扇者則否，故此處不擬考慮。適用於使用者的定律很重要，如後面所示，其中用的記號如下:Q=體積流率，m3/s =轉速，r/s =空氣密度，/m3 SP=通過風扇的靜壓力上升，P=風扇所需要的功率五.製作過程本專題的製作過程可分為幾個步驟，第一個步驟繪製設計圖、第二個步驟是購買材料、第三步驟是做上部水箱、第四步驟是做水流盒子、第五步驟是做外型組裝、第六個步驟是做下部蓄水盒、第七個步驟是配置風扇、第八個步驟置入抽水馬達、第九個步驟是電線配置、第十個步驟是測試、第十一個步驟上防水膠、第十二個步驟是做外型噴漆。5-1

17、購買材料確認好設計圖之後，再來就是要確認要使用何種材料，而所需要購買使用到的材料有壓克力板、(圖五)彈珠、(圖六)抽水馬達、(圖七)風扇、(圖八)束線帶、(圖九)防水黏膠、(圖十)固定壓克力板專用化學藥水、吸水海綿、水管、噴漆。 圖五彈珠 圖六抽水馬達圖七風扇圖八束線帶圖九 防水黏膠圖十固定壓克力板化學藥劑5-2(圖十一)上部水箱先量測兩個寶特瓶的長度、高度與寬度，確定尺寸後，先將依照設計圖的設計，將所有的壓克力板需要改變尺寸，拿去工廠做尺寸的修改，再將要做成上部水箱的壓克力板，使用(圖十)固定壓克力板專用化學藥水將上部水箱的壓克力板固定起來，測試會不會鬆動，不會鬆動在做下一個步驟。5-3水流

18、盒子依設計(圖十二)，設計圖上要擺置彈珠，因為是讓上水箱，留置到下部蓄水盒的流水速度變慢，所以需要先做彈珠數量的確定，在開始製作將水流盒子組裝起來，使用固定壓克力板的化學藥劑，將壓克力板固定起來。5-4外型組裝如(圖十三)使用固定壓克力板專用化學藥劑將壓克力板固定好。圖十一上部水箱圖十二水流盒子圖十三外型組裝5-5下部蓄水盒也是使用固定壓克力板化學藥劑來固定壓克力板。圖十四配置風扇5-6置入抽水馬達將抽水碼達(圖十五)置入上部水箱水箱旁，分兩條水管路，將一條水管接至上水箱中，另外一條水管接至下水箱，讓抽水馬達可以形成水循環。圖十五配置抽水馬達5-7電線配置如(圖十六)將抽水馬達以及三個風扇的電

19、線，配置成一個插頭，就可以供應這四樣東西的電源。 圖十六電線配置5-8測試如(圖十七)大致功能都已經做好後，將抽水馬達以及三個風扇的插頭，插入插座，供應電源，讓抽水馬達以及三個風扇運轉，測試是否正常運轉，測試是否會有水外洩、電流外洩、固定風扇的地方是否會因運轉而脫落。 圖十七測試5-9上防水膠將風扇以及壓克力板接合處上防水黏膠。5-10外型噴漆將外部壓克力板噴漆。5-11 裝置溫度計將溫度計如(圖十五)放置在入風口與出風口，量測溫度。圖十五溫度計六.結果與討論本專題是做桌上型水冷式散熱箱，現在市場上所做的都是大型的，而沒有真的將水冷式散熱箱大大的縮小，因此本專題第一個地方就是水冷式散熱箱一定要

20、比市場上的水冷式散熱箱要來的小，而涼度至少一定要比外面所賣的水冷式散熱箱要來的涼，因此散熱是很重要的，而且內部的材質，也是需要不太會吸熱的材料，因此可以分為1.材質吸熱2水箱水溫度3風扇的涼度4連接地方漏水問題6-1材質吸熱一開始在做本專題的時候，因為一開始是使用透明的壓克力板，因此如果將作品拿到是外去測試時，會有吸熱的現象，所以本專題將壓克力板，外部噴漆，而選擇噴漆噴白色的，因為白色漆再吸熱中，是最低的，因此才會將壓克力板烤漆，這就是本專題如何改善材質吸熱的問題。6-2水箱水溫度一開始在做本專題的時候，預計在水槽裡，放置一個已經結冰的寶特瓶，可是因為內部溫度過高，因此只有放置一瓶寶特瓶的時候

21、，寶特瓶內的結冰，會快速融化掉，使的內部水箱溫度無法降低，而解決的方式，只能將結冰寶特瓶從一瓶變成兩瓶，而水箱內的水，一開始就使用冰水，讓水冷式散熱箱的水箱水溫度下降，這就是如何改善水箱水溫度的問題。6-3連接地方漏水問題一開始做本專題的時候，因為從製作壓克力板的廠商那裡拿到固定壓克力板的化學藥劑，而且在塗在壓克力板上面，不用幾秒的時間就可以黏合，不會脫落，而廠商說只需要使用固定壓克力板的化學藥劑就夠了，因為本專題所使用的壓克力板厚度是8mm，因此就相信廠商的話，所以將壓克力板黏合，就開始測試了，而沒想到，在測試的途中，水箱裡的水，會從壓克力板的邊角留出，而改善的方式則是將壓克力板在上一層防水黏膠，在一次測試，