傾斜 45 度加熱面在相同間隙下，不同氣體次冷度對

開放加熱面

圖 3-3(a)-(d) 為傾斜 45 度開放加熱面，在不同的氣體次冷度 下，增加熱通量與遞減熱通量的沸騰曲線圖。由圖中可以發現，當氣 體次冷度為 0 K時，遞增熱通量有溫度超越(Temperature overshoot) 的現象發生，隨著次冷度的增加，溫度超越會逐漸減小，甚至不會發 生。其原因與加入可溶解氣體(氮氣)有關，因為工作流體中含有可溶 解氣體，使得沸騰提早發生，降低初始壁面過熱度[15]，所以溫度超 越的發生率也降低了。圖中也可以發現在遞減熱通量的曲線會稍往左 偏移，尤其在降低至中低熱通量時特別明顯，其原因是遞減熱通量 時，熱通量是由接近臨界熱通量(CHF)的完全發展核沸騰區，逐漸遞 減熱通量，由於測試片(光滑銅片)表面的孔穴已經被活化，因此遞減 熱通量的核沸騰區域會增加，有較低的壁面溫度所致。

圖 3-4 為傾斜 45 度開放加熱面，在不同氣體次冷度遞增熱通 量的沸騰曲線圖。由圖中可以觀察到，加入可溶解氣體會使沸騰曲線 會往左偏移，表示在氣體次冷態的壁面溫度較低。加入可溶解氣體會 很明顯得使壁面溫度降低，當氣體含量逐漸增加，壁面溫度降低的越 明顯，圖中氣體次冷度 30 K(Cg = 0.0038)時，壁面溫度降低最多。

因為含有可溶解氣體會使沸騰提早發生，起始沸騰隨著所加入的氣體 含量增加而越早發生，臨界熱通量也會隨著氣體次冷度的增加而有增 加的趨勢，詳細數據如表 3-3 所示，例如當次冷度 0 K時的臨界熱 通量為 228.9 kW / m²，而到次冷度 30 K時的臨界熱通量已經上升 到 315.7 kW / m²。

圖 3-5 為傾斜 45 度開放加熱面在四種氣體次冷度的熱傳遞係 數曲線圖。圖中在氣體次冷態下，由於低熱通量下的自然對流區熱傳 遞影響比較不明顯，因此只考慮核沸騰區熱傳遞係數。由圖中可以看 出在氣體次冷態下的熱傳遞係數隨著熱通量的增加，皆會高於飽和狀 態下的熱傳遞係數，且隨著氣體次冷度的增加，曲線有明顯漸漸增高 的趨勢，其中尤以氣體次冷度 30 K 最為明顯，例如在q''=100kW/m² 時，次冷度 30 K的熱傳遞係數比飽和態的熱傳遞係數高約 42.8 %。

間隙 S = 3 mm

圖 3-6(a)-(d) 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 3 mm，在不同 的氣體次冷度下，增加熱通量與遞減熱通量的沸騰曲線圖。在氣體次 冷度為 0 K時，一樣有溫度超越的現象發生，隨著氣體次冷度逐漸增 加，溫度超越逐漸消失。當遞減熱通量時，曲線同樣會往左偏移，

有較低的壁面溫度，尤以中低熱通量時較為明顯。

圖 3-7 為傾斜 45 度加熱面遞增熱通量，間隙(S)為 3 mm，在

不同氣體次冷度的沸騰曲線圖。圖中同樣可以觀察到，增加氣體次冷 度會降低壁面溫度。在低熱通量時(30%CHF以下)，起始沸騰也隨著氣 體次冷度的增加而提早發生(詳細數據如表 3-3 所示)，壁面溫度相 對於飽和狀態也有明顯的降低，尤其在氣體次冷度 30 K最明顯。與 開放式的結果相似。臨界熱通量同樣隨著氣體次冷度的增加而增加，

詳細數據如表 3-3 所示，例如當次冷度 0 K時的臨界熱通量為 217.8 kW / m²，而到次冷度 30 K時的臨界熱通量已經上升到 309.8

/ m2

kW 。

圖 3-8 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 3 mm，在不同氣體 次冷度的熱傳遞係數曲線圖。圖中可以發現，熱傳遞係數皆因為氣體 含量增加而隨之增加，其中尤以氣體次冷度 30 K 最為明顯，例如在

/ 2

100 '

' kW m

q = 時，次冷度 30 K的熱傳遞係數比飽和態的熱傳遞係數 高約 50 %。

間隙 S = 2 mm

圖 3-9 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 2 mm，在不同的氣體 次冷度下，增加熱通量與遞減熱通量的沸騰曲線圖。圖中可以發現，

在飽和態的溫度超越已不明顯，隨著氣體次冷度的增加，也沒有明顯 的溫度超越現象發生。遞減熱通量的曲線也同樣比遞增熱通量有稍往

左偏移，有較低的壁面溫度。

圖 3-10 為傾斜 45 度加熱面遞增熱通量，間隙(S)為 2 mm，在 不同氣體次冷度的沸騰曲線圖。圖中可以發現，在低熱通量(30%CHF 以下)時，起始沸騰也隨著氣體次冷度的增加而提早發生(詳細數據如 表 3-3 所示)，壁面溫度相對於飽和狀態有很明顯的降低，尤其氣體 次冷度為 30 K 時最明顯。而臨界熱通量同樣隨著氣體次冷度的增加 而增加，詳細數據如表 3-3 所示，例如當次冷度 0 K時的臨界熱通 量為 198.1 kW / m²，而到次冷度 30 K時的臨界熱通量已經上升到 293.4 kW / m²，增加的趨勢也與開放加熱面的情況類似。

圖 3-11 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 2 mm，在不同氣體次 冷度的熱傳遞係數曲線圖。圖中可以發現，熱傳遞係數隨著氣體含量 增加而有很明顯的增加，其中尤以氣體次冷度 30 K 最為明顯，例如 在q''=100kW/m²時，次冷度 30 K的熱傳遞係數比飽和態的熱傳遞係 數高約 53.5 %。

間隙 S = 1 mm

圖 3-12 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 1 mm，在不同的氣體 次冷度下，增加熱通量與遞減熱通量的沸騰曲線圖。圖中可以發現，

飽和狀態以及次冷度 10 K 仍有小幅度的溫度超越發生，其原因為間

隙減小，沸騰發生後使得間隙內的流體速度增加，增加加熱面上方的 熱對流現象，瞬間降低了壁面溫度所致。遞減熱通量的曲線也同樣有 往左偏移的趨勢，有較低的壁面溫度，尤以中低熱通量較為明顯。

圖 3-13 為傾斜 45 度加熱面遞增熱通量，間隙(S)為 1 mm，在 不同氣體次冷度的沸騰曲線圖。圖中可以發現，在低熱通量(30%CHF 以下)時，起始沸騰也隨著氣體次冷度的增加而提早發生(詳細數據如 表 3-3 所示)，壁面溫度相對於飽和狀態有很明顯的降低，尤其氣體 次冷度為 30 K 時最明顯。而臨界熱通量同樣隨著氣體次冷度的增加 而增加，詳細數據如表 3-3 所示，例如當次冷度 0 K時的臨界熱通 量為 106.8 kW / m²，而到次冷度 30 K時的臨界熱通量已經上升到 168.4 kW / m²，增加的趨勢也與開放式或是間隙 3 mm與 2 mm時相 似。

圖 3-14 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 1 mm，在不同氣體次 冷度的熱傳遞係數曲線圖。圖中可以發現，熱傳遞係數隨著氣體含量 增加而有很明顯的增加，其中尤以氣體次冷度 30 K 最為明顯，例如 在q''=100kW/m²時，次冷度 30 K的熱傳遞係數比飽和態的熱傳遞係 數高約 72 %。將此結果比較開放式以及間隙 3 mm與 2 mm的熱傳遞 係數曲線圖，發現 1 mm小間隙雖然熱傳遞係數的絕對值變小了，但 是在加氣之後曲線提高的相對值卻越來越大，而且曲線在接近臨界熱

通量時有明顯的下降趨勢。

間隙 S = 0.5 mm

圖 3-15 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 0.5 mm，在不同的氣 體次冷度下，增加熱通量與遞減熱通量的沸騰曲線圖。圖中可以發 現，除了(b)圖有微小的溫度超越之外，其他圖則並沒有明顯的溫度 超越現象，遞減熱通量的曲線也同樣有往左偏移的趨勢，有較低的壁 面溫度。

圖 3-16 為傾斜 45 度加熱面遞增熱通量，間隙(S)為 0.5 mm，

在不同氣體次冷度的沸騰曲線圖。圖中可以發現，在低熱通量(30%CHF 以下)時，起始沸騰也隨著氣體次冷度的增加而提早發生(詳細數據如 表 3-3 所示)，壁面溫度相對於飽和狀態有很明顯的降低。而臨界熱 通量同樣隨著氣體次冷度的增加而增加，詳細數據如表 3-3 所示，

例如當次冷度 0 K時的臨界熱通量為 84.3 kW / m²，而到次冷度 30 K 時的臨界熱通量已經上升到 144.8 kW / m²，增加的趨勢也與開放式 或是間隙 3 mm及 2 mm時相似。

圖 3-17 為傾斜 45 度加熱面，間隙(S)為 0.5 mm，在不同氣體 次冷度的熱傳遞係數曲線圖。圖中可以發現，熱傳遞係數隨著氣體含 量增加而有很明顯的增加，其中尤以氣體次冷度 30 K 最為明顯，例

如在q''=80kW/m²時，次冷度 30 K的熱傳遞係數比飽和態的熱傳遞係 數高約 100 %。將此結果再與開放式以及較大間隙的情況相比，雖然 熱傳遞係數的絕對值變小了，但是在加氣之後曲線提高的相對值卻越 來越大，而且曲線在接近臨界熱通量時有明顯的下降趨勢，顯見間隙 越小，因為加氣而影響的效果越大。

不論加熱面在開放或是有間隙的情況下，低熱通量時增加氣體次 冷度都會使沸騰提早發生，降低壁面的溫度，有較佳的沸騰熱傳係 數，而隨著間隙的越來越小，沸騰熱傳係數也會因為加氣的影響會有 越來越顯著的相對提升，但絕對值會越來越小。