四、近五年研究成果概述： (至多二頁)
研究成果概述包括：學理之創新和突破、應用技術之創見與成果、技術移 轉、著作授權、協助產業發展以及實作研究上之成果與貢獻等。
1.
本計畫研究幾何座標採用計畫主持人首次訂定橢圓曲線座標配合離心率表示，取代 早期三段式橢圓表示法，可降低方程式的複雜度，便於應用分析。離心橢圓法採用 不同的離心率搭配圓上任一點切線與水平夾角，構成各類橢圓形管的設計。此類座 標，可設定離心率=0 時，退化為圓管；離心率=1 時，成為垂直平板。故可知此類 座標系可達到橢圓管、圓管、與垂直平板的解析研究。2.
強制對流下橢圓管外膜狀凝結熱傳解析研究，早期由計畫主持人與本系教授 Hsu 所 貢獻，由於這些解析分析皆建構在層流理論模式之下，並未考慮在紊流蒸汽流場 下。最近 Chen 與 Hu 則探討紊流凝結熱傳議題，但理論並不周全。因此本章節亦延 續使用 Sarma 提出使用 Hilpert 半經驗 Colburn 類比關係，模擬紊流蒸汽流場流過水 平橢圓管的凝結熱傳分析，並修正 Sarma 假設上的缺失及錯誤，使其可精確預測在 紊流蒸汽流動下的膜狀凝結熱傳。也因此本章節著重於不同的橢圓離心率下橢圓管 外的凝結液膜厚度的影響及局部與平均熱傳的效率，並討論和早期文獻的差異。3. 均勻壁溫下水平橢圓管紊流凝結熱傳特性
在固定的熱傳參數下較高的離心率橢圓造成較薄的凝結液厚度，可以了解因較高的 橢圓離心率其管壁曲率與重力方向較貼合，可促使凝結液往重力方向流動與延後凝結液 分離的角度，此結果亦與 Yang 的強制對流模式相符。普朗達值對於凝結液的分離位置(紊 流模式)有極大的影響，當外界蒸汽流處於層流模式時(n=0.33)，Pr 值較高時則引發凝結 液的分離現象，但較高的 Pr 值則對凝結液厚度無影響。其次，在凝結液引發紊流分離 後，對於局部熱傳係數的增減並無顯著的變動。得知較高的 Pr 值，改變橢圓離心率時，
較高的離心率則提早發生紊流，並隨著 Pr 值的提高，離心率造成的影響更加明顯。
對於平均熱傳係數變化，分別以系統壓力、次冷參數及蒸汽流速為變化表示。當系 統壓力 φ 低於 0.01 且福祿數為 104時，由於橢圓管的長軸與重力方向較貼合，使凝結液 厚度較薄造成熱傳係數低於圓管，隨者系統壓力的升高，局部熱傳開始出現劇降的現 象，更加上橢圓離心率的推波助瀾，使得橢圓管較圓管延後進入紊流模式，因此於 φ 大於 0.01 後，橢圓管的凝結熱傳係數高於圓管，並且也顯示出，較高的福祿數亦增加圓 管(e=0.0)與橢圓管(e=0.5)平均熱傳係數的落差。每條曲線的彎曲點亦表示為進入紊流模 式的關鍵，由結果可知較高的 Pr 值提供較易發生紊流的關鍵，即使 S 值只增至 0.02 也 使的凝結液發生紊流，並根據橢圓率的判斷，吾人可得知，當凝結環境符合提供凝結液 提早紊流模式，則其平均熱傳係數會降低(因局部熱傳劇降關係)。紊流凝結熱傳與早期 強制對流下紊流凝結熱傳數據比較圖，分別提出橢圓率為 0.0、0.9 與 Yang 的研究相比 對，可發現當平均熱傳係數(Nusselt)隨著蒸汽的流速增快(F
→
0)而下降，Yang 的熱傳係 數值下降至 F=0.1 則保持常數不再變動；而本文研究則提出不同的結果，當蒸汽流速加 快至 F>0.02，凝結熱傳係數保持一段常數後又會開始下降，而此時原本數據靠近的各式 橢圓冷凝管外型，亦開始逐漸擴大，由此可知，在此物理條件下，凝結液實際發生紊流 流動狀況應發生在 F=0.02 附近。4. 非均勻壁溫下水平橢圓管紊流凝結熱傳特性
根據 Lee 等人的實驗結果，將非均勻壁溫之變動大小 A=0.0 與 A=1.0 分別代入
( ) φ
1A
cosφ
F
t= −
式中，再根據數值運算結果，分別獲得各種變動溫度下不同橢圓管壁角度時，凝結液的厚度與熱傳係數變化，不論是圓管(e=0)或橢圓管(e=0.5)，均發現局部 凝結液厚度隨著 A 值增加而減少，而局部凝結液熱傳係數隨著 A 值增加而向右偏移。
然後，考慮非均勻壁溫下受到不同系統壓力作用，即不同 φ 值輸入時，對平均熱 傳係數的影響。結果發現在變溫係數為 1.0 時，有較低的熱傳係數，可理解的原因是 A=1.0
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時，局部熱傳係數分佈在上起始點係由 0 值(∆T=0)向上遞增，因而造成積分後的結果 低於等溫壁平均熱傳係數。再者，檢視橢圓離心率對熱傳係數的影響，理由如同前一節 所闡述一樣。但更發現在 A=1.0 時，橢圓離心率變動對平均熱傳係數的影響，幾乎可以 忽略。其次，檢視變溫參數與次冷參數對平均熱傳之影響，各種不同 S 值對平均熱傳係 數的影響。結果發現，當 A 值較大時，影響甚巨，其原因可歸咎於 S 值在局部熱傳係數，
會有極明顯的劇降影響，再加上 A 值得變溫效應加成下，而造成此結果。不同無因次蒸 汽流速變動大小與橢圓離心率對平均熱傳係數的影響。依照 Yang 針對不同橢圓及不同 的變溫係數影響，其提出變溫參數的影響，在工程上幾乎可以忽略不記。而本研究則發 現只有在凝結液發生紊流的情況下（
F ≤
0.03），圓管的非均溫效應才可忽略不記。而 隨著橢圓離心率的增加，變溫係數對凝結熱傳的影響也趨於顯巨，並且顯示出在變化的 蒸汽流速下，亦有增減不一的熱傳係數差異。8
五、未來三年的學術研究發展規劃：(至多一頁) 1. 渦流效應在軸對稱物體上紊流膜狀沸騰熱傳之影響研究 2. 超級橢圓模擬各種幾何截面之外延表面上膜狀凝結熱傳 3. 軸對稱物體凝結熱傳之熱力學第二定律分析
4. 微流道內相變化熱傳研究
5. 風扇外殼模流分析
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