實驗設備

本實驗是利用離心式吹入型開放式風洞，其風量量測是依據美國 空氣運輸協會(Air Movement and Control Association ; AMCA)規範 [24]。圖 4.1 為整體系統架構圖；圖 4.2 為實際的風洞設備照片。此 風洞系統又可被分為:風量供應系統、溫度量測系統、壓力量測系統 等三大部分。整個風洞被放置於一大型環控室中，可藉由環控室控制 風洞進口條件；共分為上下兩層，下層主要為噴嘴段、上層主要為測 試段，其截面積為 300mm×300mm。整個風洞的材質為不銹鋼。實驗 時 為 了 避 免 外 界 環 境 影 響 ， 故 在 風 洞 外 圍 以 絕 熱 棉 (k 值 約 為 0.03W/m×k)包覆住，並在各截面加裝數個蜂巢網，以降低空氣得不均 勻性。空氣的流速是由一 3.7 kW (約 5 馬力) 的離心扇和變頻器來控 制(圖 4.3-4)。為了避免離心扇因運轉所造成的震動現象傳入設備影響 實驗，故以一風管連結。噴嘴段有四個噴嘴(Nozzle)，其直徑大小分

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別為：一個 42.0mm、三個 66.5mm。可藉由不同尺寸噴嘴的搭配、噴 嘴前後端的差壓，以及乾溼球空氣等條件，再遵照 AMCA210 風量量 測規範，即可準確計算出入口風量。

壓力量測部分：分別取測試段前後 300mm 處作為量測位置，使 用日本 YOKOGAWA 公司製造的 EJA110A 差壓計。其精準度為 0.04%，

量測範圍為 0~1000Pa，且已利用平滑管校正，如圖 4.5。實驗前須配 合 BT200 控制其輸出壓差範圍，並利用 SDBS 訊號轉換器，將電流 訊號轉換為電壓訊號，由資料擷取系統儲存於電腦上，此數值代表空 氣通過測試段的壓損。除此之外，在風洞的出口端，另有一台大氣壓 力計，由海碁公司所製造，其型號為 CHY-281，如圖 4.6。量測範圍 為 4。此數值再加上測試段的壓降，為進入測試段前空氣的絕對壓力，

再搭配進口溫度，可得知進口端的相關物理量。

溫度量測部分：本實驗於空氣側，所需量測的點為入出口兩個位 置。故取測試段前後各約 430mm 處，分別擺放 T 型熱電偶線(T-type Thermocouple)。入口處由於溫度分布較為均勻，故為 3×3 陣列，共 9 點即可；而出口處由於空氣通過熱交換器，不均勻度會相當高，故需 取較多的點，以確保在計算出口平均溫度時，能夠不過於偏高或偏低。

在本實驗中，則是取 6×6 陣列，共 36 點(如圖 4.7，紅色框起來部份 為實際測量點)。而這些熱電偶線在安裝之前，都會利用一直徑 80mm 高度 60mm 的均溫銅塊，以及經過國家度量衡中心校正過的電阻式溫 度計(RTD)，作為校正的標準元件。其詳細校正的曲線，於圖 4.8~13，

其最大誤差不超過 0.2℃。日後於實驗時，所測量的值會先帶入校正 曲線中，以得到真正的溫度。

4.1.2 水循環系統

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熱水循環系統提供管內側的熱水，作為測試段熱源的來源。進出 口水溫之量測元件為兩支電阻式溫度計 (Pt-100Ω)，同樣使用上述的 校正元件校正過，其精準度可在 0.1℃內，其校正曲線如圖 4.14。而 水量的量測，使用一電磁式流量計，型號為日本 YOKOGAWA 公司 的 ADMAG AE-110MG。其精準度為 0.5%，量測範圍為 0~1000L/H，

實際設備如圖 4.15，校正曲線如圖 4.16。實驗時，會使用一加熱能力 為 15kW，容量為 100L 的大型恆溫水槽，以確保進口水溫能穩定。

本實驗的進口水溫約控制在 55-60℃附近。

4.1.3 資料蒐集系統

全部感測元件的訊號都集中到一混合式記錄器 (DS400，如圖 4.17)，經 A/D 電路轉換成數位訊號。記錄器接收的訊號為電壓，故 可直接讀取電阻式溫度計及熱電偶線的訊號，但是壓差計及電磁式流 量計的輸出訊號為電流，必需再經過訊號轉接器的轉換才能讀取訊號。

記錄器的訊號再透過 DA100(如圖 4.18)並利用網路線，把數位訊號送 到主電腦，做進一步的運算處理。

4.1.4 待測物

待測物共 18 個。因為一般而言，會影響空調設備用熱交換器設 計的主要考量因素有(1)幾何尺寸大小、(2)管陣排列方式、(3)鰭片形 式等三種。為了探討真正影響熱傳以及壓降的原因，故將各種可能影 響的原因皆考慮在內：管排數分別為 1、2、4 排(如圖 4.16、圖 4.20、

圖 4.21)；鰭片間距為 1.6mm 以及 2.0mm；鰭片型式分別為為平板型 (如圖 4.22)、百葉窗型(如圖 4.23、圖 4.24)，以及附有渦流產生器之 鰭片(如圖 4.25、圖 4.26、圖 4.27)。測試物的管材為銅，管徑為 7mm，

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採交錯式排列；鰭片為鋁製作而成，鰭片厚度為 0.115mm。渦流產生 器為半圓形，類似半顆穿透式的凹洞，呈 V 字型排列，詳細尺寸如 圖 4.28。