四、實驗裝置
4-1-1 實驗裝置簡介
本實驗裝置如Fig. 4-1 所示，床體由透明的壓克力所製，其床體 為內徑0.05 m、厚 0.005 m、高 0.5 m。操作流程為先將流體備於儲存 槽(1)中，經離心泵(2)注入於床體中，之後經溢流槽回流至儲水槽(1) 中，其流量可由浮子流量計(4)測得。
4-1-2 實驗裝置說明
1. 流體儲存槽(liquid storage tank)
2. 離心泵(centrifugal pump)：為入口直徑 3/4 吋與出口直徑 1/2 吋、流量範圍為9~35 GPM、最大揚程為 58 ft、轉速 3480 rpm、1/2 馬力之離心泵。用於提供液體移動所需之揚程。
3. 球閥(globe valve )
4. 浮子流量計(rotameter)：廠牌為 Gilmont Instruments，型號為 40499 與 E8012、流量範圍在 0.09~4.3 L/min。用於量測液體之流量，
而於不同流體操作前，需校正其刻度與流體流量之關係。
5. 分散板(distributor)：直徑為 0.1 m，厚度為 0.005 m 之壓克力 圓板在上鑿有50 個直徑 0.001 m 之圓孔，並分佈於直徑 0.05 m 的圓
1. liquid storage tank
9. pressure transducer 2. centrifugal pump 10. amplifier
3. globe valve 11. AD/DA card
4. rotameter
12. conductivity meter 5. distributor 13. personal computer 6. tracer distributor
14. Gauss meter
7. magnetic field
15. screen
8. pressure probe
16. DC power supply
Fig. 4-1. Experimental setup.
形範圍內，且其開孔率2.4%的設計使得流體均勻通過床體且不會造 成川流等現象，詳細見Fig. 4-2(a)。
6. 追蹤劑分散器(tracer distributor)：材質為鋁管，並置於分散板 上方約1 cm 處，鋁管的內、外徑分別為 0.003、0.005 m。為使分散 劑能均勻分佈於系統中，故在管壁上鑽數各約1 mm 的小孔以使 tracer 進入床體中，並將鋁管前端密封，詳細見Fig. 4-2(b)。
7. 磁場(magnetic field)：於內徑 0.16 m 高 0.07 m 之無縫不鏽鋼管 外纏繞內徑 1.5 mm 之漆包線共 1,950 圈，將製成線圈通入電流即可 產生本實驗所需之磁場。用Helmholtz coil 排列方式可使兩線圈內部 產生穩定的磁場，其排列方式為兩平行螺線管中心點位置間距要等於 螺線管內之半徑，而為使兩線圈排列方式符合 Helmholtz coil 之形 式，故排列兩線圈使其中心點相距0.08 m。
8. 壓力探針(pressure probe)：以長 8 cm、外徑 3 mm 之黃銅管製 成的壓力探針量測床內壓力擾動訊號，並在銅管前端覆蓋一層 325 mesh 篩網，避免粒子進入堵塞銅管。
9. 壓力轉換器(pressure transducer)：由日本 Kyowa 公司出品，
PD-200GA 型，可將壓力訊號轉換成電壓訊號，誤差值範圍為±0.3 %。
10. 放大器(amplifier)：為日本 Kyowa 公司出品，DPM-612A 型，
除了供應壓力轉換器的電源外，並將壓力轉換器的電壓訊號予以調整
(a)
(b)
Fig. 4-2. (a) Distributor and (b) tracer distributor.
放大，經放大器放大後輸出電壓值之範圍為±5 V。
11. AD/DA 卡(AD/DA card)：電腦內部有美國 National Instruments 公司 Lab-PC+型 AD/DA 卡(14bit，+8.5V)，可將類比式訊號，經電腦 中 AD/DA 卡取樣，信號則經由 AD/DA 卡介面截取至個人電腦中。
此截取信號之存取方式是由 Lab-view 程式寫成，然後轉換成數位訊 號並且儲存起來，詳細可見九附錄Appendix 2 與 Appendix 3。
12. 電導度計(conductivity meter)：德國 WTW 公司出品，型號 LF539 之電導度計，信號以 on-line 方式輸出，誤差範圍約±0.5 %。九 附錄 Appendix 1 所示為不同流體(water, 0.03 wt%, 0.1 wt%, 0.2 wt%) 之 NaCl 濃度與電導度之關係，而本實驗量測範圍為 1-15 ms/cm (s:
siemens 等同於 mho )。
13. 個人電腦(personal computer)：為 Windows XP 相容並由 Lab-view 視窗截取數據，本實驗所得實驗數據為壓力擾動平均值、濃 度和時間關係與最後數據處理計算。其訊號截取程式與計算可參考九 附錄中Appendix 2、Appendix 3 與 Appendix 4。
14. 高斯計(Gauss meter)：F. W. Bell 公司出品，型號 Model 9200 之Gauss meter，其誤差範圍約±0.5 %，於實驗進行前量測其軸、徑向 磁場強度，如Fig. 4-3 所示。
15. 篩網(screen)：液相液體循環至儲液槽中，並在管上端加裝篩