為有效提升ㄇ型渠道頂部熱傳效率,本研究利用實驗方法於ㄇ型渠道 上裝設一往復移動機構,並藉由往復運動造成渠道頂部壁面與內部流動流 體相互撞擊,以此達成提升熱傳效率的目的,本研究對ㄇ型渠道於靜止與 往復運動狀態下,探討多組雷諾數與無因次振動頻率的組合,並將其實驗 結果與數值計算比對,以驗證實驗的可信度,最後對於往復式冷卻渠道之 熱流實驗結果,歸納成以下五個結論:
1. ㄇ型渠道處於靜止狀態下,由於噴流效果的影響,所以前段加熱 區域熱傳效率最好、中段加熱區域次之、後段加熱區域最差。
2. ㄇ型渠道處於低雷諾數狀態下,後段加熱區域的強制對流效應較 不顯著,故因往復運動所造成流場的不穩定於此對熱傳效率有增 加的趨勢。
3. ㄇ型渠道處於高雷諾數狀態下,低無因次振動頻率對其熱傳效率 影響較不顯著。
4. ㄇ型渠道處於無因次振動頻率Fc 0.05 狀態下,其熱傳效率所增 加的趨勢最為顯著。
5. ㄇ型渠道處於相同的無因次振動頻率狀態下,其熱傳效率會因雷 諾數的提升而有增加的趨勢。
參考文獻
[1] P. P. Grassmann, and M. Tuma, “Applications of the Electrolytic Method-Ⅱ. Mass Transfer within a Tube for Steady, Oscillating and Pulsating Flows,” International Journal of Heat and Mass Transfer., Vol.
22, pp. 799-804, 1979.
[2] S. Y. Kim, B. H. Kang, and A. E. Hyun, “Heat Transfer in the Thermally Developing Region of a Pulsating Channel Flow,” International Journal of Heat and Mass Transfer., Vol. 36, No. 17, pp. 1257-1266, 1993.
[3] M. R. Mackley, G. M. Tweddle, and I. D. Wyatt, “Experimental Heat Transfer Measurements for Pulsatile Flow in Baffled Tubes,” Chem. Eng.
Sci., Vol. 45, No. 5, pp.1237-1242, 1990.
[4] A. T. Patera and B. B. Mikic, “Exploiting Hydrodynamic Instabilities Resonant Heat Transfer Enhancement,” Int. J. Heat Mass Transfer., Vol.
29, No. 8, pp. 1127-1138, 1986.
[5] T. Nishimura, A. Taurmoto, and Y. Kawamura, “Flow and Mass Transfer Characteristics in Wavy Channels for Oscillatory Flow,” Int. J. Heat Mass Transfer., Vol. 30, pp.1007-1015, 1987.
[6] M. R. Mackley and X. Ni, “Mixing and Dispersion in a Baffled Tube for Steady Laminar and Pulsatile Flow,” Chem. Eng. Sci., Vol. 46, No. 12, pp.
3139-3151, 1991.
[7] S. W. Chang and L. M. Su, “ Influence of ReciprocatingMotion on Heat Transfer Inside a Ribbed Duct with Application to Piston Cooling in Marine Diesel Engines,” J. Ship Res., Vol. 41, No. 4, pp. 332-339, 1997.
[8] Wu-Shung Fu, Wen-Wang Ke, Ke-Nan Wang, “Laminar Forced Convection in a Channel with a Moving Block,” International Journal of
Heat and Mass Transfer. Vol. 44(13), pp. 2385-2394, 2001.
[9] S.J. Kline, “The Purpose of Uncertainty Analysis,” Journal of Heat Transfer- Transactions of the ASME., Vol. 117, pp.153-160, 1985.
[10] 廖英皓,”活塞頂部之熱傳分析”,國立交通大學機械工程研究所 碩士論文,2003.
[11] 連信宏,”利用多孔性介質增強活塞頂部之熱效率分析”,國立交 通大學機械工程研究所碩士論文,2005.
附錄:實驗不準度分析
為提供有效的測試結果,並說明當次測試結果的信賴度,所以實驗不 準度的計算和分析是必要的,一般不準度的表示方式有絕對不準度與相對 不準度兩種,本文採用 Kline[9]之相對不準度來分析第四章實驗結果,根 據 Kline 之研究
Q =0.103668-0.02541=0.078258(W),
故Qair之不準度為:
(2) 輸入能量之不準度:
由式(2-2)Qin=V×I=0.978(V)×0.106(A)=0.103668(W)
且三用電表電壓與電流量測之最小刻度各為 0.001V 與 0.001A
(ii) 巴沙木尺寸 32.25mm*13.25mm,游標尺最小刻度 0.05mm
2
(iii) 溫度差最大範圍 35.05-33.95=1.1℃,DA2500E 之準確度為 0.1℃
2 078258 5 . 078258 0 .
加熱片面積 32.25mm×13.25mm,游標尺最小刻度 0.05mm
2
加熱片與室溫溫度差最大範圍 35.1-25.0=10.1℃,DA2500E 之準 確度為 0.1℃,平均溫差容許的誤差為 0.2℃
根據式(A-2)其不準度為
2
2
2
加熱片與室溫溫度差最大範圍 35.1-25.0=10.1℃,DA2500E 之準確 度為 0.1℃,平均溫差容許的誤差為 0.2℃
2