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研究生： 劉建富
chien-fu liu
論文名稱： 板式熱交換器之空氣加熱與冷卻性能分析
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： 93
語文別： 中文
論文頁數： 81
中文關鍵詞： 山型紋板片 、壓降 、熱傳 、板式熱交換器
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    • 由於氣體熱傳係數低，因此工業上用在空壓機排氣除溼之熱交換器體積都比較大，為了節省空間及提高熱傳效率，板式熱交換器逐漸被用在空壓機排氣除溼之場合。但目前對於氣體方面的測試資料非常缺乏，因此本研究以實驗方法量測分析水對空氣在板式熱交換器之熱傳壓降性能。實驗結果顯示，空氣與水之摩擦係數隨雷諾數變化的趨勢並無太大差異，空氣冷卻之熱傳性能會比空氣加熱之熱傳性能好，這是因為空氣冷卻相對溼度到100% 飽和後開始凝結出水，成為兩相增強熱傳，在流體為空氣時性質受壓力與溫度影響，計算不易。
    當板片數較多時，壓降會集中在入出口管路與板片入出口處，導致不必要之運作負載，並針對此點提出預測板片摩擦壓降及板片入出口壓降之實驗式。

    目 錄 頁次 摘要-------------------------------------------------- i 目錄-------------------------------------------------- ii 表目錄------------------------------------------------ iv 圖目錄------------------------------------------------ v 符號說---------------- --------------------------------vii 第一章 前言------------------------------------------- 1 1.1 研究背景------------------------------------------ 1 1.2 研究目的------------------------------------------ 2 第二章 文獻回顧--------------------------------------- 5 2.1 前言---------------------------------------------- 5 2.2 氣體在板式熱交換器內壓降與熱傳性能---------------- 6 第三章 實驗方法--------------------------------------- 15 3.1 實驗系統------------------------------------------ 15 3.2 實驗步驟------------------------------------------ 16 3.3 數據換算------------------------------------------ 17 3.3.1 壓降數據換算-------------------------------- 17 3.3.2 熱傳數據換算-------------------------------- 20 第四章 實驗結果與討論--------------------------------- 28 4.1 壓降分析------------------------------------------ 28 4.2 熱傳分析------------------------------------------ 33 第五章 結論------------------------------------------- 55 參考文獻---------------------------------------------- 56 附錄一、參數誤差分析---------------------------------- 58 附錄二、流體性質-------------------------------------- 63 表 目 錄 頁次 表2.1翁嘉鴻 [2002]壓降與熱傳經驗式-------------------- 13 表2.2鄭長昇 [2005]壓降與熱傳經驗式-------------------- 13 表3.1實驗儀器誤差------------------------------------- 23 表3.2 K030實驗參數誤差---------------------------------23 表3.3 K210實驗參數誤差---------------------------------23 表3.4測試板式熱交換器型式及幾何尺寸--------------------23 表4.1板片摩擦係數及入口摩擦係數------------------------37 表4.2流道截面積與入出口截面積--------------------------37 表4.3 K030之空氣加熱和空氣冷卻之熱傳性能與雷諾數之關係式----37 表4.4 K210之空氣加熱和空氣冷卻之熱傳性能與雷諾數之關係式----37 圖 目 錄 頁次 圖1.1殼管式熱交換器（王啟川 [2001]）----------------------4 圖1.2板式熱交換器（王啟川 [2001]）------------------------4 圖2.1板式熱交換器流路示意圖-------------------------------13 圖2.2組合型板式熱交換器（王啟川 [2001]）------------------14 圖2.3硬銲型板式熱交換器（王啟川 [2001]）------------------14 圖2.4山型紋板片幾何參數-----------------------------------14 圖3.1水對空氣實驗系統示意圖-------------------------------24 圖3.2熱交換器K030與K210板片外觀---------------------------25 圖3.3板片幾何尺寸示意圖-----------------------------------26 圖3.4熱交換器與管路壓降示意圖-----------------------------27 圖4.1 K210 x 6絶熱壓降與空氣流量關係圖--------------------38 圖4.2 K030絕熱壓降與空氣流量關係圖------------------------39 圖4.3 K210 x 6 壓降與空氣流量關係圖-----------------------40 圖4.4 K210 x 6摩擦係數與空氣雷諾數關係圖------------------41 圖4.5 K030 x 10壓降與空氣流量關係圖-----------------------42 圖4.6 K030 x 60壓降與空氣流量關係圖-----------------------43 圖4.7 K030摩擦係數與空氣雷諾數關係圖----------------------44 圖4.8疊代修正後之K030板片摩擦係數與空氣雷諾數關係圖-------45 圖4.9疊代修正後之K030入出口摩擦係數與空氣雷諾數關係圖-----46 圖4.10疊代修正後之K030 x 10壓降與空氣流量關係圖-----------47 圖4.11疊代修正後之K030 x 60壓降與空氣流量關係圖-----------48 圖4. 12 K030 x 10熱傳量與空氣流量關係圖-------------------49 圖4.13 K030 x 60熱傳量與空氣流量關係圖--------------------50 圖4.14 K210 x 6熱傳量與空氣流量關係圖---------------------51 圖4.15溫度量測點示意圖------------------------------------52 圖4.16 K030之熱傳性能與空氣雷諾數關係圖-------------------53 圖4.17 K210 x 6之熱傳性能與空氣雷諾數關係圖---------------54

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