TC3(x=480mm)所量測的溫度值，黃色曲線為加熱區出口端之熱電耦 Tout 所量 測的溫度值，黑色曲線為加熱區入口端之熱電耦 Tin 所量測的溫度值。從圖中可 得知各個時間下的不同位置量測所得的溫度，由圖可以看出時間為 20 分鐘以後 各點溫度已達穩態，比較管壁溫度大小則發現 TC1(x=80mm)溫度為最低，接著 是 TC2(x=180 mm) 溫 度 為 次 低 ， 而 TC3(x=300mm) 、 TC4(x=400mm) 與 TC5(x=480mm)的溫度相當接近，此時可以發現 TC5 溫度大約在 31°C 左右，比 較 TC3、TC4 與 TC5 三者溫度大小為 TC3> TC4> TC5;理論上因流體流動時能 將加熱片的熱量往後端帶走，越後端的管壁溫度應為較高，而 TC5 位置離圓管 入口處最遠，其溫度應為最高，但實際測得的溫度大小為 TC3>TC4> TC5，為
不合理之現象，猜測其發生的原因可能為受熱之鋁管因前後兩端截面並無包覆 隔熱層，導致熱量有軸方向的散失，以致於管壁本身產生軸向之溫度梯度，而 TC3 位在圓管的最中間處，在管中無流體時，比較其他位置之溫度，TC3 溫度 為最大，因此當在低 Re 時流體無法有效的將熱量帶往至後端，導致 TC3 管壁溫 度為最高的情況。另外其流體進口溫度 Tin與流體出口溫度 Tout的差值為 3.6°C。
圖 3-2 為純水在 Re=931，經計算後不同位置的熱傳係數，TC1(x=80mm)的位置 最接近流體的加熱進口端，所以其熱傳係數(h)遠大於其他四個位置的熱傳係數， 數有明顯增加的情況而位置 TC3、TC4、TC5 有些微的增加但增加的大小較不明 顯，所以從此可看出當流速增加時加熱前端的熱傳係數會有較顯著的增加。
當純水流速增大為 Re=1861 時，其純水各點溫度與時間的變化如圖 3-5，圖 中各位置管壁溫度大小為 TC5>TC4>TC3>TC2>TC1，因流場速度更快，流體熱
量的傳遞越明顯，其 TC3、TC4 與 TC5 的溫度差也越顯著，而且其流體進口溫
流速增加，熱量也隨著流速增加而更能使熱量傳遞至鋁管後段，而各點管壁溫 溫度也因流速增加更能帶走熱量而降低。圖 3-12 為磁性流體(Φ=0.05)在 Re=1482 時不同位置的熱傳係數，熱傳係數隨著離入口端越遠使得熱傳效果越差，越往 後端熱傳的效果越差，熱傳係數也亦漸平緩。
當磁性流體(Φ=0.05)增加為 Re=1852 時，其溫度也較為不穩定。圖 3-13 為 磁性流體(Φ=0.05)在 Re=1852 時各點溫度與時間的變化圖，可以看出 TC3、TC4、
TC5 的溫度曲線有明顯的波動，此為溫度之不穩定現象。因 Re 接近於流場之層
計算得到 TC3 位置的熱傳係數為最低，TC4 與 TC5 反而有增加的趨勢。
圖 3-17 為磁性流體(Φ=0.1)在 Re=1015，各點溫度與時間的變化圖，由圖可 以得知此情況下的 TC3、TC4、TC5 的溫度差距非常小，大約差值在 0.1~0.2°C 左右，仔細比較其三者之溫度大小則是 TC3<TC4<TC5，當 Φ=0.1，Re 約為 1015 時，這時流場之流速剛好夠大，已足夠將熱量帶往後段區，使得溫度不會像低 Re(Re=677)時後端溫度反而降低的情況。圖 3-18 為磁性流體(Φ=0.1) 在 Re=1015 時，不同位置的熱傳係數，熱傳係數隨離入口端位置的增加而降低，且有逐漸
3-1-4 磁性流體(Φ=0.2)在不同 Re 下之熱傳情形 就能與先前的溫度時間變化圖看出有很大的差異性，除了 TC3、TC4、TC5 的溫 度有很顯著的不穩定，且在加熱沒多久 TC3、TC4、TC5 的溫度就已有平緩的趨 勢，甚至 TC4 與 TC5 的溫度還較 TC2 的溫度低，此情形是因為 Re 過大，在流 場中已發生紊流的情況，所以在後段形成邊界層分離而產生紊流，因紊流中的
能量傳遞的情況較好，所以使 TC4 與 TC5 的溫度比 TC2 及 TC3 還低;此實驗比 人的經驗公式 Shah equation(如公式(5))做比較，其方程式用於層流底下、完全發
展流的流場，且固定熱通量的條件下。在計算 Re 時，需要得知不同狀態下的磁 均 Nu 較於純水在低雷諾數(Re=1000)時增加約 3.8％而在高雷諾數(Re=1500)增 加約 5.8％;而磁性流體(Φ=0.1)之平均 Nu 較於純水在低雷諾數(Re=1000)時增加 約 11.2％而在高雷諾數(Re=1500)增加約 22.4％;而磁性流體(Φ=0.2)之平均 Nu 較 於純水在低雷諾數(Re=1000)時增加約 17.2％而在高雷諾數(Re=1500)增加約 27.6％;因此可以知道提高流體的 Re 或是添加更多的奈米粒子於流體之中，對於 流體的熱傳性質皆有所提升。
3-2 磁性流體之訊號量測
3-2-1 以體積分率為變數之感應電壓比較
為了將數據量化，本文將感應電壓的振幅定義為感應電壓的大小，因激磁
值，紅色圓圈代表磁性流體溫度為 60°C 各時間的感應電壓之波峰值，得其波峰
圖 3- 1 在 Re=931，純水各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 2 純水在 Re=931，不同位置的熱傳係數
圖 3- 3 在 Re=1395，純水各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 4 純水在 Re=1395，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 5 在 Re=1861，純水各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 6 純水在 Re=1861，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 7 在 Re=815，磁性流體(Φ=0.05)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 8 磁性流體(Φ=0.05)在 Re=815，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 9 在 Re=1112，磁性流體(Φ=0.05)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 10 磁性流體(Φ=0.05)在 Re=1112，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 11 在 Re=1482，磁性流體(Φ=0.05)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 12 磁性流體(Φ=0.05)在 Re=1482，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 13 在 Re=1852，磁性流體(Φ=0.05)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 14 磁性流體(Φ=0.05)在 Re=1852，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 15 在 Re=677，磁性流體(Φ=0.1)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 16 磁性流體(Φ=0.1)在 Re=677，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 17 在 Re=1015，磁性流體(Φ=0.1)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 18 磁性流體(Φ=0.1)在 Re=1015，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 19 在 Re=1353，磁性流體(Φ=0.1)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 20 磁性流體(Φ=0.1)在 Re=1353，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 21 在 Re=1690，磁性流體(Φ=0.1)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 22 磁性流體(Φ=0.1)在 Re=1690，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 23 在 Re=2028，磁性流體(Φ=0.1)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 24 磁性流體(Φ=0.1)在 Re=2028，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 25 在 Re=525，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 26 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=525，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 27 在 Re=743，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 28 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=743，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 29 在 Re=969，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 30 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=969，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 31 在 Re=1292，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 32 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=1292，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 33 在 Re=1526，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 34 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=1526，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 35 在 Re=1780，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 36 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=1780，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 37 在 Re=2035，磁性流體(Φ=0.2)各點溫度與時間的變化圖
圖 3- 38 磁性流體(Φ=0.2)在 Re=2035，不同位置下的熱傳係數
圖 3- 39 當 Re≒1350，磁性流體不同體積分率的熱傳係數之比較
圖 3- 40 當 Re≒1850，磁性流體不同體積分率的熱傳係數之比較
圖 3- 41 溫度對黏滯係數的影響
圖 3- 42 與文獻中 Shah equation 做比較之磁性流體之平均 Nu 與 Re 的關係圖
圖 3- 43 擷取訊號平均最大電壓示意圖
圖 3- 44 APG830 在 Φ=0 和 Φ=0.2 的感應電壓之比較
圖 3- 45 APG830 在 Φ=1 和 Φ=0 的感應電壓之比較
圖 3- 46 磁性流體(Φ=0.1)不同溫度對感應電壓之影響
圖 3- 47 磁性流體(Φ=0.2)不同溫度對感應電壓之影響
圖 3- 48 不同體積分率下所量測的感應電壓與溫度之關係圖