液位控制模擬系統設計

根據 2.2 節循環泵浦的性能測試結果，此循環泵浦可以適用於 Wang [9]無動 件噴射式製冷系統上，噴射器的主噴流流量為 0.629 LPM，當循環泵浦操作在轉 速 3000 RPM 和壓差 493.38 kPa 時，其循環泵浦吐出的流量為 1.15 LPM，足夠 供應無動件噴射式製冷系統，循環泵浦耗電量為 50.4 W，因此可以增加噴射式 製冷系統的性能係數 COP (Coefficient of performance)。

根據循環泵浦的實驗結果，便可以針對未來噴射式製冷系統中的產生器做液 位控制設計，但是噴射式冷氣系統過於複雜，必須先利用一小型液位控制模擬系 統做模擬測試分析，以開發完整的液位控制技術。圖 2.3.1 為噴射式製冷系統在 液位控制上的路徑，由虛線的路徑可以知道，工作流體由產生器產生，進入噴射 器的噴嘴再藉由噴射器將工作流體導入冷凝器和儲液桶。最後有兩條流路一是供 給蒸發器用，另外一是由循環泵浦打回產生器，故可以根據這個流程做出一個小 型的模擬系統。

圖 2.3.1 噴射式系統流程示意圖

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根據上述內容，可以設計一液位控制實驗以模擬噴射式系統循環泵浦的流程。

利用 2.1 節的系統圖加以改良，如圖 2.3.2 所示。將循環泵浦的出入口端連接兩 個液體儲存槽，而在系統中的元件保留循環泵浦、針閥、流量計、和液位視窗，

移除熱交換器和散熱風扇，因為已經連接兩個液體儲存槽，循環泵浦加壓產生熱 量，會被這兩個液體儲存槽所吸收，因此不會造成工作流體密度的變化。液位控 制模擬系統最重要的是兩個液體存放槽，一個模擬產生器，另一個模擬冷凝器含 儲液槽。在這兩個液體儲存槽上裝設壓力表和液位感測器、液位視窗、機械式流 量計和針閥等，其中壓力錶示用以偵測液體的壓力，液位感測器感測液位的高度，

針閥則是用來模擬控制兩桶間的壓力差，這兩儲液桶的液體流動形同產生器到冷 凝器的儲液槽，系統示意圖如圖 2.3.2 所示。

圖 2.3.2 液位控制實驗系統

本研究的重點為液位控制，選用的液位感測器是壓力感測式，圖 2.3.3 說明 了液位感測器的感測方法，係由 2.3.1 式偵測出桶內的液位高度。

a O

P =P +ρgh (2.3.1)

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上式中，P 為桶內的上端壓力，_O P 為桶底壓力，_a ρ 為工作流體的密度， 為桶 R365mfc 25 1257 kg/m³ 2.3.1

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規格為桶高 30 cm，桶底直徑 30 cm 的不鏽鋼圓桶，其實體 如圖 2.3.4 所示。

(a)產 儲液器 圖 2.3.4 不鏽鋼圓筒(a)產生器(b)儲液器

要經由 800 kPa 與真空狀態加壓，確保系統以後運轉不會發生洩漏的問 題。

冷凝器的儲液槽，其 圖

生器 (b)

依前述的液位控制實驗設備設計來架設原型機，圖 2.3.5 為液位控制系統實 體圖，外型尺寸 32 cm × 32 cm × 130 cm，此原型機製作流程包含初始設計、

零件採購、加工、組立、洩露及耐壓測試。本研究的液位控制，係以 R365mfc 作為工作流體，系統運轉壓力預估為真空狀態到約 460 kPa，所以，洩露及耐壓 測試需

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(a)

(b)

圖 2.3.5 液位控制實驗設備 (a)液位控制系統實體圖(b)循環泵浦連結部分圖