半弧形無蕊式熱管熱傳性能實驗｜國立中央大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	葉竣達 Juin-Da Ya
論文名稱：	半弧形無蕊式熱管熱傳性能實驗
指導教授：	楊建裕 Chien-Yuh Yang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
畢業學年度：	89
語文別：	中文
論文頁數：	130
中文關鍵詞：	太陽能熱水器、無蕊式、熱管、半弧形管、表面張力
相關次數：	點閱：6 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

根，另外兩圓形管，內徑為4.4mm及2.4mm，前者填充率35及65%各
一根，後者填充率65%一根。兩圓形管與半弧形管的水力直徑與溼周
邊長相似。三根熱管的總長度皆為300mm，等分為蒸發、絕熱及冷凝
等三段。熱傳機制、最大熱傳量和傾斜角的影響皆已量得並討論。
直徑4.4mm之圓形管，其填充率65%，在一加熱功率間，發生蒸
發段溫度大量降低且轉為均勻，使蒸發段熱傳機制由池沸騰轉為兩相
對流沸騰，蒸發段熱阻降低約40%，冷凝段熱阻增加約50%。填充率
降為35%時，亦有此種熱傳機制變換，但轉換後蒸發段熱阻亦不再隨
加熱功率增加。但不會造成熱阻突然變化。此種熱傳機制變換情形在
直徑2.4mm圓形管並未出現，而半弧形無蕊式熱管則是不明顯。
圓管直徑4.4mm 及2.4mm 實驗所得最大熱傳量與Imura 等人
[1983]、Faghri 等人[1989]之修正式之預測值，約相差20~30%。實驗
測得半弧形管的最大熱傳量與直徑4.4mm 圓管相近，與直徑2.4mm
圓管相比，約為2.5 倍大。
半弧形管內液體夾於兩邊，減小液汽流動界面，降低了傾斜角度
對熱阻的影響。夾角的表面張力使蒸發段壁面保持潤濕，提高其有效
熱傳導係數。但冷凝段熱阻過高，必須加以改善以提升整體性能。

摘要… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... i
目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... ii
表目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. v
圖目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... vi
符號說明… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . xii
第一章　前言… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..… 1
1 研究動機與背景… … … … … … … … … … … .… … … … ... 1
2 研究目的… … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4
第二章　文獻回顧… … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 10
1 太陽能熱管集熱板的應用發展與熱管類型… … … … … … 10
2 無蕊材熱管驅動力… … … … … … … … … … … … .… … .. 12
2.1 重力… … … … … … … … … … … … … … … … … .… … 12
2.2 表面張力… … .… … … … … … … … … … … … … … … . 13
3 無蕊式熱管熱傳特性… … … … .… … … … … … … … … … 16
3.1 熱傳性能與極限類型… … … … .… … … … … … … … . 16
3.2 熱傳性能與極限變因… … … … .… … … … … … … … . 19
3.3 無蕊式熱管內流動… … … … … … … … … … .… … .… . 20
3.3.1 垂直無蕊式熱管流動型態.… … … … … … … ....… 21
3.3.2 傾斜無蕊式熱管流動型態… … … … ..… … .… .… 21
3.3.3 溢流現象… … … … … … … .… … … … ..… … .… .… 22
3.3.4 溢流振盪… … … … … … … .… … … … ..… … .… .… 23
iii
3.4 無蕊式熱管性能極限預測… … … … … … … .… … .… . 24
4 微/小型無蕊式熱管.… … … … .… … … … … … … … … … … . 26
4.1 微熱管的驅動力… … .… … … … … … … .… … .… . 26
4.2 微/小熱管的熱傳特性… .… … … … … … … .… … .… . 27
第三章　實驗系統及分析方法… … … … … … … … … … … … … … ... 41
1 簡介… … … … … … … … … … … … … … … … … … ..… … … . 41
2 實驗系統… … .… … … … … … … … … … … … … … … … … .. 42
2.1 測試段… .… … … … … … … … … … … … … … … … … .. 42
2.2 測試系統… … … … … … … … … … … … … … … … … .... 42
2.3 量測儀器設備… … … … … … … … … … … … … … … ... 43
2.3.1 溫度量測… … … … … … … … … … … … … … .... 43
2.3.2 熱電偶溫度讀取量測… … … … … … … .… … … .. 43
2.3.3 電熱片、直流電源供應器… … … … … … … .… .. 44
2.3.4 冷卻水循環泵… … .… … … … … … … … … ..… … 44
2.3.5 恆溫槽… … … … ..… … … … … … … … … … … … . 44
3 實驗過程… … … … … … … … … … … … … … … … … … ...... 44
4 實驗數據分析… … … … … … … … … … … … … … … … … .. 46
第四章　實驗結果… … … … … … … … … … … … … … ..… .… … … . 59
1 熱傳機制… … … … … … … … … … … … … … … … ..… … … . 59
1.1 直徑4.4mm，填充率65%之圓形管..… … … … .… … . 59
1.2 直徑2.4mm，填充率65%之圓形管..… … … … … … .. 60
1.3 水力直徑2.16mm，填充率65%之半弧形管..… … .. 61
1.4 直徑4.4mm，填充率35%之圓形管..… … … … … … .. 62
1.5 水力直徑2.16mm，填充率20%之半弧形管..… … ... 63
iv
2 最大熱傳量… … … … … … … … … … … … … … … … ...… … 64
第五章　討論… … … … … … … … … … … … … … ..… .… … … . 100
1. 不同角度下熱阻與加熱功率之關係..… … … … … .... 100
1.1 直徑4.4mm，填充率65%之圓形管… … … … ... 100
1.2 直徑2.4mm，填充率65%之圓形管… … … … ... 101
1.3 水力直徑2.16mm，填充率65%之半弧形管… 101
1.4 直徑4.4mm，填充率35%之圓形管… … … ..... 101
1.5 水力直徑2.16mm，填充率20%之半弧形管… 102
2 不同角度下有效熱傳導係數與加熱功率之關係.. 102
3 不同角度與垂直時最大熱傳量比與傾斜角之關.. 103
第六章　結論與建議… … … … … … … … … … … … … … … … … .... 123
參考文獻… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 125
附錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..… . 130

                                

Akyurt, M., 1984, “Development of Heat Pipes for Solar Water Heater,”
Solar Energy, Vol.32, pp. 625-631. Quoted in 孫即愚等 [1994].
Babin, B. R., Peterson, G. P., and Wu, D., “Steady- State Modeling and
Testing of a Micro Heat Pipe,” Transactions of the ASME Journal of
Heat Transfer, Vol. 112, pp. 595-601.
Bairamov, R., and Toiliev, K. 1981, “Heat Pipes in Solar Collectors,” Proceedings
of the 4th International Heat Pipe Conference, Advances in
Heat Pipe Technology, Pergamon Press, New York, pp. 47-54.
Bienert, W. B., and Wolf, D. A., 1976, “Heat Pipes in Flat Solar Collectors,”
ASME paper 76-WA/SOL-12, pp. 11. Quoted in 孫即愚等
[1994].
Chen, H., Groll, M., and Rosler, S., 1992, "Micro heat pipes : Experimental
investigation and theoretical modeling," Proceedings of the 8th International
Heat Pipe Conference, Beijing, China, Paper No. C-3.
Chen, H., Ma, T., and Groll, M., 1997, "Performance Limitation of Micro
Closed Two-Phase Thermosyphon," Proceedings of the 10th International
Heat Pipe Conference, Germany, Paper No. F-8.
Chun, W., Kang, Y. K., Kwak, H. Y., Lee, Y. S., 1999, “An experimental
study of heat pipes for solar water heaters,” Applied Thermal Engineering,
Vol. 19, pp. 807-817.
Cotter, T. P., 1984, “Principles and Prospects of Micro Pipes,” Proceedings
of the 5th International Heat Pipe Conference, Tsukuba, Japan, pp.
328-335. Quoted in Peterson [1992].
DasGupta, S., Schonberg, J. A., Wayner, P. C. Jr., 1993, “Investigation of
an Evaporating Extended Meniscus Based on the Augmented Young-
Laplace Equation,” Transactions of the ASME Journal of Heat Trans126
fer, Vol. 115, pp. 201-208.
Derjaguin, B. V., 1955, “Definition of the Concept of and Magnitude of the
Disjoining Pressure and its Role in the Statics and Kinetics of Thin
Layers of Liquid,” Kolloidny Zhurnal, Vol. 17, pp. 191-197. Quoted in
Faghri [1995].
Dunn, P. D., and Reay, D. A., 1994, Heat Pipes, 4th education, Pergamon
Press, New York.
El-Nasr, M. A., and El-Haggar, S. M., “Performance of a Wickless Heat
Pipe Solar Collector,” Energy Sources, Vol. 15, pp. 513-522.
Faghri, A., Chen, M.-M., Morgan, M., 1989, "Heat Transfer Characteristics
in Two-Phase Closed Conventional and Concentric Annular Thermosyphons,"
Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, Vol.
111, pp. 611-618.
Faghri, A., 1995, Heat Pipe Science and Technology, Taylor ＆ Francis
Publishing Company, Washington, D. C.
Ha, M. J., and Peterson, G. P., 1998, “Capillary Performance of Evaporating
Flow in Micro Grooves: an Analytical Approach for Very Small
Tilt Angles,” Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer,
Vol.120, pp.452-457.
Hahne, E., and Gross, U., 1982, "The influence of the inclination angle on
the performance of a closed two-phase thermosyphon," Proceedings of
the 4th International Heat Pipe Conference, Advances in Heat Pipe
Technology, Pergamon Press, New York, pp. 125 - 136.
Imura, H., Sasaguchi, K., Kozai, H., Numata, S., 1983, "Critical heat Flux
in a closed two-phase thermosyphon," International Journal Heat and
Mass Transfer, Vol. 26, No. 8, pp. 1181 - 1188.
Ismail, K. A. R., and Adogderah, M. M., 1998, “Performance of a Heat
Pipe Solar Collector,” Journal of Solar Energy Engineering, Vol.120,
pp.51-59.
127
Kline, S. J., 1985, “The Purposes of Uncertainty Analysis,” Transactions of
the ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 107, pp. 153-160.
Kutateladze, 1972, “Elements of Hydrodynamics of Gas-Liquid System,”
Fluid Mechanics-Soviet Research, Vol. 1, pp. 29-50. Quoted in Faghri
[1995].
Lee, Y. S., Lee, Y. P., and Lee, Y., “The Effects of Surface Tension and
Wire Diameter on The Rise Velocity of A Bubble in A Miniature Two-
Phase Closed thermosyphon, Applied Thermal Engineering, Vol. 16,
pp. 655-668.
Lock, G. S. H., 1992, The Tubular Thermosyphon, Oxford University
Press.
Maddox, R. N., 1983, Heat Exchanger Design Handbook : Physical properties,
Hemisphere, pp. 997.
Maezawa, S., 2000, “HEAT PIPE : Its Origin, Development and Present
Situation,” Proceedings of the 6th International Heat Pipe Symposium,
Chiang Mai, Thailand, pp.3-13.
Mirzamoghadam, A., and Catton, I., 1988, “A Physical Model of the
Evaporating Meniscus,” Transactions of the ASME Journal Of Heat
Transfer, Vol. 110, pp. 201-207.
Moffat, R. J., 1985, “Using Uncertainty Analysis in The Planning of An
Experiment,” Transactions of the ASME Journal of Heat Transfer, Vol.
107, pp. 173-178.
Negishi, K., Sawada, T., 1983, "Heat transfer performance of an inclined
two-phase closed thermosyphon," International Journal Heat and
Mass Transfer," Vol. 26, No. 8, pp. 1207 - 1213.
Nguyen-Chi, H., and Groll, M., 1982, "Entrainment or flooding limit in a
closed two-phase thermosyphon," Proceedings of the 4th International
Heat Pipe Conference, Advances in Heat Pipe Technology, Pergamon
Press, New York, pp. 147 - 162.
128
Payakaruk, T., Terdtoon, P., Ritthidej, S., 2000, "Correlations to predict
heat transfer characteristics of an normal operating conditions," Applied
Thermal Engineering, Vol. 20, pp. 781 - 790.
Peterson, G. P., 1992, ”Overview of Micro Heat Pipe Research and Development,”
Applied Mechanical Review, Vol.45, pp.175-189.
Peterson, G. P., 1994, An Introduction to Heat Pipes : Modeling, Testing,
And Applications, John Wiley & Sons, Inc.
Rank, F. J., and Wayner, P. C. Jr., 1979, “An Evaporating Ethanol Meniscus:
Part I : Experimental Studies,” Transactions of the ASME Journal of
Heat Transfer, Vol.101, pp.55-58.
Roesler, S., and Groll, M., 1992, "Flow visualization and analytical
modeling of Interaction phenomena in closed two-phase flow systems,"
Proceedings of the 8th International Heat Pipe Conference,
Beijing, China, Paper No. A-4.
Shiraishi, M., Terdtoon, P., Murakami, M., 1995, "Visual study on flow behavior
in an inclined two-phase closed thermosyphon," Heat Transfer
Engineering, Vol. 16, No. 1, pp.53 - 59.
Terdtoon, P., Shiraishi, M., and Murakami, M., 1990, "Investigation of effect
of inclination angle on heat transfer characteristics of closed twophase
thermosyphon," Proceedings of the 7th International Heat Pipe
Conference, Heat Pipe Technology Volume I : Fundamentals and Experimental
Studies, Begell House Inc., New York, pp. 517 - 524.
Tien, C. L., 1975, “Fluid Mechanics of Heat Pipes,” Annual Review of
Fluid Mechanics, pp.167-185.
Tien, C. L., and Chung, K. S., 1979, "Entrainment limits in heat pipes,"
AIAA Journal, Vol. 17, No. 6, pp. 643 - 646.
Wallis, 1969, One-Dimensional Two-Phase Flow, McGraw-Hill, New
York.
孫即愚等，1994，熱管節能產品研究開發計畫八十三年度期末報告，
129
經濟部能源委員會編印。
黃文雄，1978，太陽能之應用及理論，協志工業，台北市。
張耀輝，2000，半弧形管內兩相流譜與壓降分析，中央大學機械系碩
士論文。

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文