200sec、530sec 及 1240sec，當時平均外界溫度(Ta,ave)為 18.63℃。為避免實 驗箱內的加熱過久且溫度過高，因此實驗箱內溫度達到 62℃或溫度控制器 達到設定溫度(To)，系統即自動關閉鹵素燈之電源，經全程記錄實驗箱內溫 度的時間為 tf。
表 4.1 第一部分實驗條件設定
Test No.
(#)
從表 4.1 的實驗條件設定可看出，第一組實驗（實驗編號#2~#4）係針 對自然對流散熱做測量分析；第二組實驗（實驗編號#5~#7）則是針對自然 與強制對流散熱做測量分析。依據牛頓冷卻定律（式 3.1）的方程式可知，
由於自然對流的典型的對流係數(h)較小（表 3.1），此意味外界溫度對於自 然對流效應較為敏感，因此我們仰賴實驗室的空調調節外界溫度(Ta)，以便 使溫度變動量(Temperature fluctuation)儘可能縮小，量化值如表 4.2 所列；
從表列數據可知，外界溫度(Ta)的變動量範圍在±3.4%之內。
表 4.2 第一部分實驗之外界溫度 Ta測量值
Test No.
(#) 行中降低溫度變動量縮小，為讓外界溫度(Ta)的顯性(Explicit)影響性降低，
我們採用相對溫度(T-Ta)/Ta 的無因次參數(Dimensionless parameter)表達方 式，藉以凸顯實際實驗箱內溫度的變化情形，結果如圖 4.2 所示。從圖 4.1
與圖 4.2 可清楚的看出，具有自然對流效應的第一組實驗（實驗編號#2~#4）
與完全封閉狀態（實驗編號#1）之間，溫度變化有逐漸擴大的趨勢，此亦 反映內部實驗箱內溫度越高，由於在頂部較密的空氣重力大於底部較疏的 空氣重力，迫使頂部較重的空氣下降；底部較輕的空氣上升，形成對流的 移動現象，故在箱內的空氣將會呈現不穩定狀態(unstable state)，最後逐漸 發展成不穩定環流(unstable circulation)。上升的熱空氣透過裝置在實驗箱上 方的「主動式屋頂節溫裝置」將熱量排出，實驗箱內溫度越高則相對排除 熱量亦越大，因此編號#1 與編號#2~#4 之曲線間均呈現逐漸擴大的趨勢。
由於產生的熱量仍大於自然對流效應所排除的熱量，因此編號#2~#4 之曲線 仍呈現上揚的情況（參見圖 4.1 與圖 4.2）。
為了分析自然對流的散熱效果，我們從降低的溫度值定義散熱效率 (Heat dissipative efficiency,η)，用以顯現散熱效果的量化值；散熱效率定義 η=(T#1－T)/T#1。在圖 4.3 中，縱座標代表散熱效率(η)橫座標表示時間(t)，
從代表實驗編號#2~#4 的三條曲線分佈得知，效率剛開始即迅速劇升，在歷 經 30~40sec 即開始降低，一直到 240sec 達到最低值；在 30~240sec 期間冷 卻效率會降低，主要緣因在於完全封閉狀態（實驗編號#1）之實驗箱內溫 度上升幅度較編號#2~#4 為慢。然而隨著時間持續進行實驗，散熱效率(η) 又會逐漸的增加，一直到實驗時間進行到 1200sec 時，自然對流的最大散熱 效率（編號#3）可達到 26.8%；最大降溫幅度為 16℃。當完全封閉狀態（編
號#1）結束時（tf=1440sec），自然對流的最大散熱效率（編號#3）可達到 27.5%；最大降溫幅度為 17.1℃。
接著是針對自然與強制對流散熱做測量分析，將第二組實驗（實驗編 號#5~#7）的結果繪示於圖 4.4~圖 4.6。從三個圖的曲線分佈清楚可看出，
自然對流的散熱效果與第一組實驗（實驗編號#2~#4）的趨勢完全相同，其 中實驗時間進行到 880sec 時，自然對流的最大散熱效率（編號#5）可達到 29.2% ； 最 大 降 溫 幅 度 為 16.3℃ 。 當 完 全 封 閉 狀 態 （ 編 號 #1 ） 結 果 時
（tf=1440sec），自然對流的最大散熱效率（編號#6）可達到 22.3%；最大 降溫幅度為 13.9℃。當實驗持續的進行，實驗編號#5、#6 及#7 的控制溫度 (To)分別設定在 40℃、50℃及 60℃；從實驗結果可知，三組實驗分別在 580sec，40.5℃（編號#5）、2010sec，51.2℃（編號#6）及 2700sec，60.5℃
（編號#7）時，溫度控制器會啟動風扇開始運轉，在此同時實驗箱內溫度 也立即產生下降的現象；有關強制對流效應的量化分析，則在接續的實驗 將做分析。
第 4.2 節 強制對流之散熱效果分析
在第二部分的實驗測試中，我們將對強制對流的散熱效果進行進一步 的測量與分析，實驗條件設定如表 4.3 所列。由於強制對流熱散逸的主要驅 動機構為二個風扇，因而先考慮風扇裝置形式（抽氣與吹氣）進行測試分 析。在三組實驗數據中（實驗編號#8~#12、#13~#17 及#18~#22），每組的 第一個實驗均為完全封閉狀態的箱內溫度變化（編號#8、#13 及#18）；第 二個實驗則為單純自然對流效應狀態下，箱內的溫度變化情形（編號#9、
#14 及#19）；接著三個實驗分別為二個風扇均為抽氣（編號#10、#15 及#20）、 一個風扇抽氣一個風扇吹氣（編號#11、#16 及#21）及二個風扇均為吹氣（編 號#12、#17 及#22）。第二部分的三組實驗，最大的差異在於第一組加熱最 高溫度為 65℃、實驗時間 tf=6000sec；第二組加熱最高溫度為 70℃、實驗 時間 tf=7200sec；第三組加熱最高溫度為 75℃、實驗時間 tf=9000sec。
上 一 節 曾 經 提 過 ， 自 然 對 流 的 典 型 的 對 流 係 數 (h) 較 小 ， 約 5~25
實驗的相對濕度介於 75%~80%。將第二部分的實驗數據描繪在”溫度-時間”
圖上，結果顯示在圖 4.7~圖 4.12。
表 4.3 第二部分實驗條件設定
Test No.
(#) 510sec 後箱內溫度提升幅度逐漸和緩，一直到加熱終止（tf=6000sec），箱 內溫度仍在持續上升中。當採用「主動式屋頂節溫裝置」將熱量排出，藉
以探討自然對流效應時（編號#9），很明顯二條曲線隨著時間的進行而逐 別在 4290sec、1800sec 及 4710sec 達到設定溫度(To)而開始啟動運轉，箱內 溫度也立即獲得顯著的降低。隨風扇運轉時間持續地進行，箱內溫度也會 持續、穩定地下降，當 tf=6000sec 時，編號#10、#11 及#12 等三個實驗的 溫度降低分別達到 19.9℃、11.7℃及 20.6℃。對於風扇的裝置形式，無論採 用抽氣或是使用吹氣方式，兩者均能獲得相當不錯的散熱降溫效果。從圖 4.7 獲知在本組實驗例中，吹氣方式比抽氣方式散熱降溫幅度稍佳，但因平 均外界溫度(Ta,ave)的基準不一致，因此從圖 4.8 來看，抽氣方式的散熱降溫 效果顯然較為優越。據此得知，在本組實驗中的自然對流效應最大降低的 溫度達到 9.8℃，強制對流效應最大降低的溫度可達到 20.6℃。
重複再進行二組相同的實驗，但實驗時間分別加長為 7200sec（第二組
實驗；編號#13~#17）與 9000sec（第三組實驗；編號#18~#22），實驗結果
℃~18.2℃；強制對流效應的最大降溫範圍在 20.6℃~24.6℃，顯然強制對流 效應的散熱較自然對流效應為佳。依據實驗結果亦可獲知，風扇採用抽氣 形式的散熱較吹氣形式稍佳。
第 4.3 節 液體蒸發之散熱效果分析
在第三部分的實驗測試中，我們除了考慮自然對流與強制對流的合併 散熱效果之外，同時也要進一步進行噴霧器運作的測量與分析，實驗條件 設定如表 4.5 所列。在表 4.5 中，第二欄為平均外界溫度(Ta,ave)，溫度值介 於 22.22℃~23.74℃之間，所有實驗的環境溫度差異最大為 6.84%；平均外 界溫度的變動範圍為 Ta,ave±3.9%。第三欄為相對濕度(φ)，相對濕度值最小 為 55%（編號#24），最大則高達 76%（編號#23）；第四欄為酒精含量，
實驗採用的酒精含量以容積比計算，計有酒精含量 10%（編號#23）、5%
編號#24、#25 及#24）、純水（酒精含量 0%，編號#27）等三種。
表 4.5 第三部分實驗條件設定
Test No.
(#)
三組實驗（編號#23~#25）幾乎沒有任何的降溫反應，即使噴霧器分別在 1260sec、1140sec 及 1100sec 已開始啟動，但由於實驗箱內溫度已高達 50
℃，自然對流迫使箱內熱空氣產生上升氣流，致使霧化之冷卻劑在噴出後 5%的實驗例（編號#26）降溫達到 14.9℃，降溫幅度達到 29.8%；酒精含量 0%的實驗例（編號#27）降溫達到 15.7℃，降溫幅度達到 31.4%。據此可知，
冷卻劑中含有酒精成份”並不見得”會增進散熱效果。
低（越乾燥）則蒸發的速率越快，反之相對濕度越高（越潮溼）則蒸發的 速率就越慢。此外，空氣的溫度越高，它所能容納水蒸氣的能力就會越高。
從表 4.5 可知，在編號#26 的實驗例相對濕度(φ)為 72~74%、平均外界溫度
(Ta,ave)為 23.74℃；編號#27 實驗例的相對濕度則為 65~69%、平均外界溫度
為 22.27℃。從數據顯示編號#26 實驗例的相對濕度與平均外界溫度均較 高，蒸發速率依據原理一定比編號#27 實驗例慢，因此外在環境因素致使編 號#26 實驗例的散熱效果會較差。