行政院國家科學委員會專題研究計畫 期中進度報告
噴霧冷卻技術研發與應用(2/3)
計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC92-2212-E-110-006- 執行期間： 92 年 08 月 01 日至 93 年 07 月 31 日 執行單位： 國立中山大學機械與機電工程學系(所) 計畫主持人： 謝曉星 報告類型： 精簡報告 報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處理方式： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 93 年 5 月 20 日
前言
近年來，隨著 IC 製程蓬勃發展，積體電路製造技術的進步。如今，各種產品無不朝著 體積小、重量輕、低耗電的方向發展，以其製程技術所研製出許多微小機件，無論是電子 電路或是機械元件。當元件製作越精微時，密集電子閘在高頻切換時終究要面臨一個重要 的問題，此時散熱就成為相當重大的問題，如何將內部的熱量導出，進行冷卻。以目前常 用的散熱方式，傳統式的風扇、散熱片等冷卻器已無法滿足新一代的電子設備。 目前普遍使用的散熱方式有強制氣冷散熱、強制液冷散熱、相變化散熱等等，其中以 相變化散熱效果最佳，利用物質相變化吸收大量潛熱的特性，成為散熱系統發展的方向。 噴霧冷卻以能迅速且有效率地冷卻之特性，被廣範地使用在許多精密工業上。 在現今工業上噴霧冷卻的技術已經運用地十分廣泛，如材料熱處理、渦輪葉片、內燃 機、鑄造鋼材等等，皆需要迅速及大量把熱帶走。利用液滴相變化散熱的好處是當熱平衡 時，可以把表面溫度固定在同一溫度，不會有局部高溫的不均現象，對元件比較不會造成 損害。 航空溫控及太空之應用，Spray cooling 愈來愈受到重視，特別是面對二十一世紀通信， 資訊科技之相關電子元件之冷卻及製程冷卻。本實驗以純水及 R-134a 來進行噴霧冷卻，並 模擬以噴霧技術增強熱傳的效果，且以 LDV 來量取霧滴之速度；同時也用了 MPIV 量測微 霧滴(microspray jet)之速度。文獻回顧
Choi and Yao[1]研究板面方向對噴霧冷卻的影響，發現在薄膜沸騰時，因為垂直撞擊 的液滴在撞擊發熱表面彈跳之後仍會落回發熱表面，所以垂直撞擊的冷卻效果會優於相同 情形下的水平撞擊。
Chow et al.[2]證明噴霧冷卻為利用相變化的原理可帶走加熱平面上之極高熱量的方 法。
Chandra and Avedisian[3]在實驗裡當液滴打在加熱平板上時，所形成之液滴薄膜遠小 於液滴直徑。
Ghodbone and Holman[4]針對工質為 R-113 之霧滴冷卻來以實驗探討它衝擊到一垂直 加熱平面之傳熱現象，並推得傳熱量為韋伯數(We)及史蒂芬(Stefan)數之關係式。 Sehmbey et al.[5]對三種不同材質的發熱表面進行噴霧冷卻實驗，實驗溫度範圍在 60 ℃~220℃之間，結果在表面溫度高於 100℃以上時，有液滴接觸角愈大則表面熱通量愈高 的趨勢。而且也發現若平板具有較小的表面粗糙度，會有較為優異的冷卻效果。Pais et al.[6] 也曾進行噴霧冷卻實驗，所獲得的結果與 Sehmbey 等人類似，即表面粗糙度愈小則冷卻效 果愈佳 Kato et al.[7]進行近似在日本連續飛行的飛行器之實驗，此實驗以純水和 CFC-113 噴 霧於鍍有 Ni 之銅體加熱平板，直徑為 19mm，明顯發現物理性質之差異性，如蒸發潛熱、 表面張力和衝擊至平板之衝擊角度。 Chandra et al.[8]在加熱平板溫度一直增加超過沸點時，液滴和熱板接觸面間的氣泡會 增加，當溫度繼續升高，液滴碰觸到熱板的接觸面積會越來越小，這是因為液滴打到熱板 前會先行蒸發，使得液滴形成一層汽膜，會減少液滴與熱板之間的熱傳量，這種狀況在薄
膜沸騰時會有最明顯的效果出現，作者亦發現在停滯點(stagnation point)熱傳效果最佳，越 遠離停滯點熱傳越差。
Kitaru and Kenichi[9]在戰鬥機上模擬重力對液滴冷卻行為的影響，藉由戰鬥機的上升 或下降來改變重力的大小，發現在無重力狀態下，液滴撞擊壁面後會形成較厚而且面積較 小的薄膜，使得無重力下的熱傳效果會較重力下來的差。在重力下液滴的分佈面積會比較 大，因為重力的效應造成液膜會往下擠壓並向外延伸，使外圍的熱傳不至於退化。若液滴 直徑較小，重力的影響並顯著。 Yang et al.[10]針對霧滴冷卻傳熱機制中的核沸騰以實驗方式來探討霧滴及冷對流對 傳熱之影響。
Bernardin and Mudawar[11]利用單顆液滴連續撞擊發熱面，觀察在薄膜沸騰下的熱傳 率(heat transfer rate)及熱傳效率(heat transfer efficiency)，並且將結果推及多顆液滴與稀薄 噴霧的場合，預測在薄膜沸騰狀態下的行為。 大部分之研究皆注重於當液滴撞擊平板後，液滴和平板之間的熱力反應，Gonzalez and Black[12]則著重在液滴撞擊平板前之現象，液滴撞擊平板前會受平板蒸汽浮力之影響而使 速度減少。 John et al.[13]使用高速攝影機拍攝記錄水的液滴撞擊至溫度極高之鋁表面的撞擊情 形，記錄溫度和時間之變化和各表面溫度對應之熱傳量，該熱傳曲線包括薄膜蒸發、核化 沸騰、過渡區、汽化沸騰區域，並求出最高之熱傳量(CHF)和萊氏溫度。
Qiao and Chandra[14]研究在低重力下單一液滴掉落在加熱平板上之情形，在此次實驗 中從 15mm 高處以 55ms 速度落下，發現在萊氏現象機制下，液滴無法存在於加熱平板上， 在沸騰機制下，在水和有機液體之間會有不同之表面張力和衝擊角度。 Oliphant et al.[15]提出，液滴的溫度越低，熱傳效率越差，使得液滴撞擊壁面後，薄膜 厚度較大，所以會有較差的熱傳效果。此外，當表面溫度低於液體之沸點時，則熱傳效果 會和液滴速度有關，速度越快，相對熱傳效果會越佳。 Humberto et al.[16]中，發現當液滴撞擊壁面後液膜會先行擴張，其擴張程度會和表面 溫度、韋伯數(We)以及摩擦力有關；基本上液滴形成的薄膜會隨著表面溫度的升高而增 大，這是因為溫度高，流體的黏滯力和表面張力會下降，所以會形成較大的液膜，但液膜 直徑大到一定程度時會逐漸縮小，因為液膜會因為黏滯力較小，而碎裂成更小的液滴使得 直徑下降。液膜殘留時間會和韋伯數(We)及表面溫度有關，韋伯數(We)越大即表示液滴速 度越快，撞擊熱板後可形成較薄的液膜，或表面溫度越高，液膜的殘留時間越短。 Yoshida et al.[17]之實驗結果進入到另一境界，在這篇論文中，大部份以光學方式如 LDV/及 PDPA 並以光學觀測方法來了解霧滴衝擊冷卻時核沸騰氣流產生之實際狀況。 anabel et al.[18]研究壓力對冷卻行為的影響，發現壓力越低液體的沸點越低，液體越 快蒸發，熱傳效果越佳；另外，液滴溫度越低，雖然熱傳量越高，但熱傳效率(或熱傳係數 h)卻會降低，因為顯熱(sensible heat)比潛熱(latent heat)低很多，越接近汽化溫度越容易利 用潛熱帶走大量的熱，所以效率較佳。
研究目的
等，皆需要迅速及大量把熱帶走，並保持在一定的溫度下，運用相當廣泛。主要是以工質 由液體轉變為液體蒸汽時，會帶走大量之熱量的特性，達到冷卻之目的。本實驗以純水和 冷媒 R-134a 為工質進行噴霧冷卻效果，觀測其熱傳效果及流場結構，量測流場之速度，並 摸擬在 IC 及精密工業製程等情形下以噴霧技術增強熱傳效果。 本計畫第二年是噴霧冷卻性能分析，其中包括有實驗數據擷取、噴霧流場/型觀測、實 驗數據分析、多項操作參數、工質選擇來決定噴霧冷卻性能及其相關式之建立。預定進度 如圖(一)所示，資料的收集及相關論文之檢索均有一定的進度，目前的進度是實驗環路建 立完成，而以純水及冷媒 R-134a 潛熱極高的特性來進行噴霧冷卻，並模擬在 IC 及精密工 業製程等情形下以噴霧技術增強熱傳效果。就噴霧流場及噴射流場的量測速度，目前是量 測純水之速度；而溫度量測方法則是用 K-type 的熱電偶。目前的工作成果，由於 LDV 系 統儀器故障，目前送修中，所以進度指標緩慢。取代的方法是利用 MPIV 系統量測微霧滴 之速度。
研究方法
實驗參數
Spray cooling 實驗參數如 We 及質量通量之數值，如下表： 冷卻工質 純水 We 300 350 400 質量通量(kg/m2 s) 0.19 0.20 0.21 冷卻工質 R-134a We 300 350 400 質量通量(kg/m2 s) 0.19 0.20 0.21 Microspray jet 實驗參數如 Re 及體積流率之數值，如下表： b(入口寬度)=150╳10μm b(入口寬度)=200╳10μm Re Q(cc/m) Re Q(cc/m) 100 2.016 100 2.016 150 3.024 150 3.024 200 4.032 200 4.032 250 5.04 250 5.04 300 6.048 300 6.048 350 7.056 350 7.056 400 8.064 400 8.064實驗設備
在此次實驗裡，使用純水及冷媒 R-134a 為工質，採用 1.LDV 來量測霧滴之速度 2.MPIV 量測微噴嘴噴射之霧滴之速度。本實驗所使用之設備分為測試容器、霧化噴嘴、微噴嘴、 溫度量測儀器、壓力控制系統、加熱系統、LDV 系統、MPIV 系統，其主要的內容包括下 列部份：1.測試容器(見圖二及圖三) 圖二及圖三分別代表本實驗的測試系統，因為在此實驗所使用的工質為冷媒 R-134a， 故需在高壓的環境下操作，則測試容器需為一耐壓容器，決定以不鏽鋼為材質製成的容器， 並在上端及前端各裝一直徑 140mm 厚 10mm 的強化玻璃視窗，來方便觀察噴霧冷卻過程。 為了量測測試容器內之溫度，在容器中心側邊插入一根電阻測溫器(resistance temperature device , RTD). 另外為了量測系統的飽和壓力，在容器上方插一支 YOKOGAWA 的壓力轉 換器，以電壓輸出的方式將資料傳到資料擷取器即可讀出壓力，在測試儀器顯示數值。 2.霧化噴嘴 噴霧過程可分為兩部分來說明：1、先將液體霧化成微小液滴 2、再將已霧化的液滴經 由噴孔噴灑至指定的表面上，以達成預定的噴霧形式及效果。本實驗所採用之噴嘴為向思 沛雅噴霧公司所訂購之噴嘴(見圖四)，在不同的操作壓力下，產生不同之噴霧量。採購之 噴嘴口直徑為 0.3mm。 3.溫度量測儀器 本實驗是以 K-type 熱電偶線來量取測段入口處的主流場溫度變化，而訊號的讀取則是 以日本 YOKOGAWA HOKUSHIN ELECTRIC 公司出品(見圖五)之溫度記錄器(MV 100) 將資料收集記錄並分析 4.微噴嘴 製作方式是利用微機電製程，步驟 1.清洗 PMMA 平板→2.塗佈一層 SU-8→3.軟烤→ 4.曝光→5.硬烤→6.顯影→7.將兩片 PMMA 做接合，微噴嘴結構的長 25000μm 寬 25000 μm 高 2000μm，b(入口寬度)為 b=100μm、b=200μm，H=300μm。詳細結構見圖六。 5.壓力控制系統 為了能準確控制通過噴嘴之液體壓力，採用兩段式調壓，利用圖七的系統前段調壓閥 將貯存器流出流體壓力降低，再經另一調壓閥進行微調。 6.加熱平板 圖八為一系統係由銅塊、加熱棒、玻璃纖維包覆組成。銅塊與加熱棒之間埋設熱電偶， 共四熱電偶線，每一條熱電偶線之相角為 90 度。加熱棒(900W)連接自耦變壓器調整電壓、 電流。銅塊與加熱源之間塗上散熱膏，降低之間的熱阻，並在外圍與下方以玻璃纖維包覆。 7.LDV 系統
本實驗以 Dantec 公司出產之二維光纖式(Fiber-Optics)都普勒雷射測速儀(Laser Dopper Velocimetry)，簡稱 LDV，見圖九。以下簡單介紹雷射量測之基本原理，都普勒雷射測速儀 的光源使用 4W 的氬離子(Ar+)雷射激發器，然後將雷射光導入一系列的光學鏡片分光，取 出 Green(5145 埃)及 Blue(4880 埃)兩道光束分別做 X 軸及 Y 軸的速度量測，其中為了判 別流體流動的方向，又利用布拉格振盪器分別將綠光與藍光分成兩道相同的波長及光度頻 率不同的光束，其頻率相差 40MHZ(為了定義方向)，所以若定義相同波長兩道光束粒子流
動方向由 unshift 至 shift 為正(頻率由高至低)，那麼相反流動的方向由 shift 至 unshift 便為 負(頻率由低至高)。四道光束再由光纖傳波器(Fiber transmitter)引導至進入 5m 的纖線 (Fibber optic cables)焦點即為速度量測點，綠光的兩道光束構成的平面量測 X 軸的速度， 而藍光的兩道連接至探測頭(Probe)，由探測頭前焦距 160mm 的透鏡，將四道雷射光聚焦， 其光束構成的平面和綠光垂直，量測 Y 軸的速度。
8.MPIV
圖十係本實驗所用之 MPIV 是由 pulse laser generator, microscope, HiSense CCD Camera, mini fiber, processor, Computer 所組成，其原理是利用由波長為 552nm 之 pulser，經由 mini fiber，透過 microscope 之由濾光鏡及 lens 投射在測試區上，配合 HiSense CCD Camera 記錄 tracing particles 移動之影像，將不同時間間隔之 image 送入 processor，由於在一定時間間隔 內，particles 有一定之移動距離，經由此即可算出 particles 之移動速度，後續可進行流場之 速度分析。
實驗步驟
由於要降低純水的飽和溫度進行實驗，在進行噴霧前需將測試區利用真空泵浦抽至真 空。而在冷媒 R-134a 的部份，為了避免測試區內的水汽對工質 R-134a 造成的影響，在進 行噴霧前需將測試區利用真空泵浦抽至真空，加入氮氣至所需之壓力下進行實驗，再由冷 卻水槽使環境溫度固定。在一個密閉之測試區內以產生霧滴方式冷卻加熱平板，並分析以 此方式能帶走多少的熱傳量。固定噴霧錐角及固定加熱平板之距離，而調整不同噴嘴壓力， 產生冷卻效果以及不同的物理現象。 在熱場的部份調整噴霧壓力來決定噴霧量，在單佈性噴霧噴於加熱平板上的同時，表 面溫度量測是利用黏置在平板背面的 K-type 熱電偶擷取，藉由圖像的分析來找出霧滴打在 平板上所能帶走的熱傳量。 在流場的部份調整噴霧壓力來決定噴霧量，在單佈性噴霧噴於加熱平板上的同時，再 利用 LDV 系統量測在不同壓力下噴霧液滴之速度。 在微噴嘴流場的部份，利用注射器泵浦來打入所需的流量至微噴嘴裡，再利用 MPIV 系統量測不同雷諾數下之速度。結果與討論
當純水及冷媒 R-134a 的流量越大，其速度越大，帶走的熱就越多，溫度下降就越快， 如果此時的熱傳量已經接進臨界值，因此就算加大純水的流量也無法帶走更多的熱，因此 其降溫曲線十分地接近。 而在熱場的部份，以純水及冷媒 R-134a (We =300,350,400)，當溫度越高，液體的表 面張力越小，所以在整體液膜形成前，個別液膜就越薄，亦即接觸面積越大，所以有利於 液滴蒸發，而流量越大，熱傳效率就越佳，但這是在液膜還未成形成以前，因為可以汽化 的液滴越多，能帶走的熱就越大；但一旦流量過大，液膜就會漸漸累積，實驗中發現此時 溫度下降的極慢，熱傳效率變得很差，反而會降低整體熱傳。而流量較小者，薄膜會比較 晚開始累積，液滴的汽化效率就會比較高，因此反而可以得到較佳的熱傳效果，噴嘴與加 熱平板距離為 6cm。圖十一為不同 We 下之噴霧冷卻曲線圖，而圖十二為不同 We 下為沸騰曲線圖。 而流場的部份，以純水(We =300,350,400)，發現當 We 越大，也就是流量越大，其速 度越大。其利用 LDV 系統去量測時，發現當噴霧液滴離噴嘴越遠則速度會越慢，原因可能 是噴霧液滴從噴嘴剛噴出來那時候的速度為最快，而因為噴霧液滴是為擴散的實心圓錐， 故離噴嘴越遠速度會越慢。圖十三為霧滴在不同距離的速度。由於這是一個初步的量測加 上 LDV 目前故障，故詳細速度分析暫不討論。 因為 LDV 只能量測單點，由於噴霧液滴太過於密集所以比較難量測，因為 MPIV 則可 以量測出一個面之速度分佈，可以知道局部之速度及面的平均速度，所以由微噴嘴的噴射 再利用 MPIV 去量測速度，以(Re=100,150,200,250,300,350,400)，而 b(入口區段)寬度 大小的改變也會改變其剛噴出速度的大小，b 越小則剛噴出的速度會越快。微噴嘴剛噴射 出 的 那 一 個 地 方 速 度 最 大 ， 後 面 之 速 度 隨 著 距 離 增 加 會 越 來 越 慢 ， 在 這 裡 發 現 (Re=300,350,400)，會有彈回(rebound)的情形。圖十四為不同雷諾數之速度分佈，圖十五 為彈回的速度分佈。目前 MPIV 之量測係針對未加熱之流場。與 MPIV 量測之數據經過多 次測試，結果有相當程度之可靠與正確。詳細速度場分析，將在期終報告說明。
計畫執行進度
本研究第二年是利用噴嘴產生單佈性的噴霧，量測熱板上四個固定點溫度隨時間變化 的情形，在固定噴嘴的錐角及加熱平板，而去改變噴霧流量大小、衝擊面之加熱量/溫度， 且觀察其冷卻曲線，試著找出大小液滴冷卻現象的不同以及各個參數對噴霧冷卻的影響， 也利用 LDV 系統，去量測噴霧液滴之速度及撞擊到平板彈回之速度。在微噴嘴之部份利用 MPIV 系統，量測噴射之速度及撞擊到平板彈回之速度；第三年期望能就高性能(噴霧冷卻) 製程熱交換器設計及技術建立，其中包括應用到何種製程評估、選取等。 現階段以純水及冷媒 R-134a (We=300,350,400)之參數做為實驗依據，在接下來之階 段將以純水及冷媒去做實驗數據分析及關係式的建立，也利用同樣的 We 去進行實驗，而 在微噴嘴的部份則以(Re=100,150,200,250,300,350,400)之參數做為實驗依據。因本研究 室已進入微機電階段，故在本計畫中也以微機電共用實驗室來製作微霧化噴嘴及陣列微噴 嘴來進行相關研究及實驗。參考文獻
1. Choi, K. J. and Yao, S.C., 1987 “Mechanisms of Film Boiling Heat Transfer of Normally
Impacting Spray,” Int. J. Heat Mass Transfer, vol. 30, no. 2, pp.311-318
2. Chow, L. C., Tilton, D. E., and Pais, M. R., 1989, “High Power Density Spray Cooling,” WRDC-TR-89-2082, Wright Laboratory, OH.
3. Chandra S. and Avedisian C. T.,1991“On the Collision of a Droplet with a Solid Surface,”Proc. R. Soc. Lond. Vol.432,pp.13-41.
4. Ghodbane, M., and Holman, J.P.,1991,“Experimental Study of Spray Cooling With Freon-113,”Int, J. Heat Mass Transfer., 34, pp.1163-1174
5. Sehmbey, M. S., Pais, M. R. and Chow, L. C., 1992 “Effect of Surface Material Properties
and Surface Characteristics in Evaporative Spray Cooling,” AIAA J. Thermophysics and Heat Transfer, vol. 6, no. 3, pp.505-512.
6. Pais M.R., Chow L.C. and Mahefkey E.T., 1992 “Surface Roughness and Its Effects on the Heat Transfer Mechanism in Spray Cooling,” Journal of Heat Transfer, Transactions ASME, 114,pp.211-219.
7. Kato, M., Abe, Y., Mori, Y. H., and Nagashima, A., 1995,“On the Spray Cooling Characteristics Under Reduced Gravity,”J. Thermophysics and Heat Transfer, 9, No.2, pp.378-381.
8. Chandra S., Marzo M.D., Qiao Y.M. and Tartarini, 1996 “Effect of Liquid-solid Contac
Tangle on Droplet Evaporation,” Fire Safety Journal, 27 pp. 141-158.
9. Kitaru S. and Kenichi Y., 1996 “Spray Cooling Characteristics of Water and FC-72 under
Reduced and Elevated Gravity for Space Application,” Energy Conversion engineering
Conference, IECEC 96, Proceedings of the 31st Intersociety, pp. 1500-1505
10. Yang, J., Chow, L. C., and Pais, M. R., 1996, “Nucleate Boiling Heat Transfer in Spray Cooling,”ASME J. of Heat Transfer, Vol. 118, pp. 668-671.
11. Bernardin, J. D., and Mudawar, I., 1996, “Film Boiling Hat Transfer of Droplet Streams and Sprays,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 40, No. 11, pp.2579-2593 12. Gonzalez, J. E., and Black, W. Z, 1997,“Study of Droplet Sprays Prior to Impact on a
Heated Horizontal Surface,” ASME J. Heat Transfer, 119, pp.279-287
13. John D.B.,Clinton J. S. and Issam M., 1997 “Mapping of Impact and Heat Transfer Regimes of Water Drops Impinging on a Polished Surface,” Int, J. Heat Mass Transfer., Vol.40, pp.247-267
14. Qiao, Y.M. and Chandra S.,1998 “ Spray Cooling Enhancement by Addition of a Surfactant,”ASME Journal of Heat Transfer,Vol. 120,pp.211-219.
15. Oliphant K., Webb B.W. and McQuay M.Q.,1998,“An Experimental Comparison of Liquid Jet Array and Spray Impingement Cooling in the Non-boiling Regime,” Experimental Thermal and Fluid Science, 18,pp. 1-10.
16. Humberto C., Kubitzek A.M., and Frank O., 1999 “Dynamic Processes Occurring During the Spreading of Thin Liquid Films Produced by Drop Impact on Hot walls,” International Journal of Heat and Fluid Flow, 20 ,pp. 470-476.
17. Yoshida, K.-I., Abe, Y., Oka, T., Mori, E. H., and Nagashima, A., 2001,“Spray Cooling Under Reduced Gravity Condition,”ASME J. of Heat Transfer, Vol. 123, pp. 309-318. 18. Anabel M., Chow L.C., Jian-Hua D., Shuye L., Dan P.R. and Jennifer L. 2002,“Spray
Cooling at Low System Pressure,” IEEE Semiconductor Thermal Measurement and
Management symposium, 2002, Proceedings of the 2002 18th annual IEEE Semiconductor
Thermal Measurement and Management Symposium, Mar 11-14 2002, san Jose, CA, pp. 169-175
View
2
View
1
View 1
Test
su
rface
Connec
t to
comput
er
Ca
me
ra
Top View
View
1
Swit
ch
Vi
ew 2
In
su
la
to
r
adaptable
Baf
fle
Te
m
p
erature recorder
ex
ha
us
t
Pres
su
re g
auge
Front Vie
w
Si
de
Vie
w
unit:mm
圖二
.實驗測試系統
Vac
u
u
m
pu
m
p
P
re
ssu
re
v
e
sse
l
AC
P
o
w
e
r
su
ppl
y
P
re
ssu
re
ga
u
g
e
Sp
ra
y
ch
am
b
e
r
R
e
se
rvoir
Co
m
p
u
te
r
Ca
m
e
ra
He
at
e
r
200mm 200m m圖七
.實驗環路
wit h diameter 0.3mm Four therm o coup le s p as sa g es To p vi ew Fr ont v iew
u
n
it:m
m
Te st sur fa ce Con n ec te d t o te mperatur e reco rd er K t ype therm o couple Copper fo il Ins u lator (Fi b ergl as s plastic ) To pow er s u pply He ating pad Insulator( Fi b erglass plast ic) Te st sur fa ce He at er p ad Co p p er f o il圖八
.加熱平板
圖九.LDV 量測系統
△T
sat(℃)
△T
sat(℃)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 W ater W e=400 W e=350 W e=300q(W
/m
2)
圖十一.沸騰曲線圖
0 1 2 3 4 5 6 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 R -134a W e=400 W e=350 W e=300q(W
/m
2)
Surface temperature
T
w(℃
)
Time(s)
圖十二.冷卻曲線圖
Time(s)
Surface temperature
T
w(℃
)
0 50 100 150 200 20 30 40 50 60 R-134a We=400 We=350 We=300 0 100 200 300 400 500 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Water We=400 We=350 We=300０ ５ １ ０ １ ５ ２ ０ ２ ５ ３ ０ ３ ５ ４ ０ ４ ６ ８ １ ０ １ ２ １ ４
Ｗ ｅ ＝ ４ ０ ０
Ｗ ｅ ＝ ３ ５ ０
Ｗ ｅ ＝ ３ ０ ０
圖十三.霧滴在不同距離的速度
Distance(mm)
V
elocity(m/s)
u (m/s)
u (m/s)
X(
μ
m)
X(
μ
m)
Single slot jet b=200μm y=150μm z=0μm Single slot jet
b=150μm y=150μm z=0μm
