淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-1508201113121900
中文論文名稱 磁場對迴路式虹吸熱管影響之實驗探討
英文論文名稱 Experimental Study of Magnetic Field on Loop Thermosyphon
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生中文姓名 黃柏壽
研究生英文姓名 Po-Shou Huang
學號 698371076
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-06-27
論文頁數 47頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-康尚文
委員-陳育堂
委員-林玉興
委員-楊龍杰
委員-楊錫杭
中文關鍵字 迴路式虹吸熱管  磁場  冷凝端 
英文關鍵字 Loop Thermosyphon  Magnetic Field  Condensation 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本文探討迴路式虹吸熱管於靜磁場下的熱性能,熱管由蒸發端及冷凝端組成,其汽相流道內徑9mm、液相流道內徑6mm,管壁厚度各為1.5mm。蒸發器底部之工作流體吸收熱量後,進行相變化傳熱; 使蒸汽經由汽相流道到冷凝端,液相流道將冷凝後的液體帶至蒸發端完成循環,並由水冷方式帶走熱量。 磁場設置於冷凝端外,其尺寸為長60 mm x寬60 mm x高25 mm,強度為0.42特斯拉。

實驗測試條件為輸入功率100、120、140W及水冷為恆溫25℃,當系統達到穩態時,紀錄溫度並評估磁場對其性能之性能。結果顯示,磁場能使冷凝熱阻降低並有效增強迴路式虹吸熱管熱傳能力。
英文摘要 The purpose of this study is to invest the static magnetic field on a loop thermosyphon, consisting of an evaporation section and condensation section. The vapor flow passage and liquid flow passage are inner diameter with 9mm and 6mm, thickness of tube-wall is 1.5mm. A two-phase flow heat transfer happen for the vapor generate from cylindrical evaporator, then through the flow passage and condensation to reach a cycle process. The magnetic field set up at the condensation, which the magnet size is L60 mm x W60 mm x H25 mm, and the magnetic field strength is 0.42 Tesla.

Experiments were conducted under the condition of 25℃ cooling water, for heating powers of 100、120 and 140 watts. When the system reached the steady state, the temperature was recorded in order to evaluate the performance of the thermosyphon with or without magnetic field. The results show that the magnetic field can help decrease the condensation resistance and enhance the performance of loop thermosyphon directly.
論文目次 目錄

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
符號說明 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1 迴路式虹吸熱管文獻回顧 3
1.2.2 磁場應用於熱管下文獻回顧 4
1.3 研究目的 10
第二章 理論簡介 11
2.1 熱管介紹 11
2.1.1 虹吸式熱管(Thermosyphon)簡介 11
2.1.2 虹吸式熱管(Thermosyphon)作動原理 11
2.2 虹吸式熱管類型 12
2.2.1 單管式(Single Tube Thermosyphon) 13
2.2.2 迴路式平行熱虹吸式熱管(Loop Parallel Thermosyphon) 13
2.2.3 迴路式虹吸式熱管(Loop Thermosyphon) 14
2.2.4 迴路式虹吸式熱管之優點 14
2.3 磁場簡介 15
2.3.1 永久磁鐵介紹 16
2.3.2 工作流體在磁場下的影響 16
2.3.3 磁場於熱傳上的應用 19
第三章 實驗裝置與流程 20
3.1 實驗設計 21
3.1.1 迴路式虹吸熱管架設 21
3.1.2 磁場設置 23
3.2 清洗裝置 25
3.3 溫度感測配置 25
3.3.1 溫度校正 25
3.3.2 熱電偶配置與熱阻計算 26
3.4 充填工作流體 27
3.4.1 充填率 29
3.4.2 工作流體脫氣 30
3.4.3 充填步驟 30
3.5 實驗測試 32
第四章 實驗結果與分析 36
4.1 輸入功率100瓦磁場性能分析 36
4.2 輸入功率120瓦磁場性能分析 37
4.3 輸入功率140瓦磁場性能分析 39
4.4 熱阻之磁場性能分析 40
4.5 不同輸入功率之磁場性能分析 42
第五章 結論與建議 44
5.1 結論 44
5.2 未來建議 44
參考文獻 45
附件 47
附件1 - 溫度校正 47

圖目錄
圖1.1 加熱功率100W時不同表面之蒸發熱阻 3
圖1.2 熱管裝置示意圖 4
圖1.3 工作流體被磁場影響之示意圖 4
圖1.4 實驗裝置圖 5
圖1.5 垂直方向的磁場梯度對蒸氣形狀影響示意圖 6
圖1.6 水蒸汽冷凝傳熱係數測定裝置圖 7
圖1.7 不同磁場下紐森數與液膜雷諾數的關係 7
圖1.8 輸入電壓後水溫隨時間的升溫曲線 8
圖1.9 熱管裝置示意圖 9
圖1.10 熱管架設圖 9
圖1.11 充填純氧之熱管在不同磁場下之溫度變化 10
圖2.1 虹吸式熱管作動示意圖 12
圖2.2 單管虹吸式熱管 13
圖2.3 迴路式平行熱虹吸式熱管 13
圖2.4 迴路式虹吸式熱管 14
圖2.5 相吸磁場之磁力線分布 15
圖2.6 相斥磁場之磁力線分布 15
圖2.7 不受磁場影響之極性分子排列狀態 17
圖2.8 受磁場影響之極性分子排列狀態 17
圖2.9 極性物質與非極性物質在液滴時受磁場作用下的水柱變化 18
圖3.1 實驗流程圖 20
圖3.2 迴路式虹吸熱管作動示意圖 22
圖3.3 迴路式虹吸熱管尺寸圖 22
圖3.4 迴路式虹吸熱管完成圖 23
圖3.5 迴路式虹吸熱管受磁場影響示意圖 24
圖3.6 溫度校正機台 26
圖3.7 溫度擷取機台 26
圖3.8 熱電偶配置圖 27
圖3.9 充填流體之實驗架設示意圖 28
圖3.10 真空抽氣機 29
圖3.11 數位真空壓力計 29
圖3.12 微量電子秤 29
圖3.13 實驗架設示意圖 32
圖3.14 數據擷取器 SPARTAN-L V1.03型 33
圖3.15 電源供應器GPR-3010HD 34
圖3.16 恆溫水槽YI-FENG P-20 34
圖3.17 流量計 34
圖3.18 加熱平台結構圖 35
圖4.1 輸入功率100瓦下溫度隨時間關係圖(無磁場) 36
圖4.2 輸入功率100瓦下溫度隨時間關係圖(0.42特斯拉) 37
圖4.3 有無磁場下各點之穩態溫度(100瓦) 37
圖4.4 輸入功率120瓦下溫度隨時間關係圖(無磁場) 38
圖4.5 輸入功率120瓦下溫度隨時間關係圖(0.42特斯拉) 38
圖4.6 有無磁場下各點之穩態溫度(120瓦) 39
圖4.7 輸入功率140瓦下溫度隨時間關係圖(無磁場) 39
圖4.8 輸入功率140瓦下溫度隨時間關係圖(0.42特斯拉) 40
圖4.9 有無磁場下各點之穩態溫度(140瓦) 40
圖4.10 不同輸入功率下之整體熱阻 41
圖4.11 不同輸入功率下之冷凝熱阻 41
圖4.12 不同輸入功率下連續加熱(無磁場) 42
圖4.13 不同輸入功率下連續加熱(0.42特斯拉) 43

表目錄
表1.1 流體與金屬材質配合表 2
表3.1 水之熱物理性質 30

參考文獻 [1] J. E. Deverall and J. E. kemme, ”Satellite Heat Pipe”, USAEC Report LA-3278, Contract W-7405-eng-36, Los Alamos Scientific Laboratory, University of California, September 1970.
[2] NASA Goddard Space Flight Center, “Ammonia-Charged Aluminum Heat Pipes with Extruded Wick”, Preferred Reliability Practices, No. PD-ED-1209, pp. 1-7, 1998.
[3] E. Schmidt, in: Proc. Instn. Mech. Engrs., Conf. ASME, London, pp. 361-363, 1951.
[4] H. Imura, H. Kusuda, O. Jun-ichi, T. Miyazaki, N. Sakamoto, “Heat Transfer in Two-Phase Closed-Type Thermosyphons”, Journal of Heat Transfer – Japan Research, Vol. 8(2), pp.41-53, 1979.
[5] H. Imura, H. Sasaguchi, H. Kozai, S. Humata, “Critical Heat Flux in a Closed Two-Phase Thermosyphon”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 26(8), pp.1181-1188, 1983.
[6] J. G. Reed, C. L. Tien, “Modeling of the Two-Phase Closed Thermosyphon”, Journal of Heat Transfer, Vol. 109(3), pp.722-730, 1987.
[7] T. E. Tsai, H.-H. Wu, C.-C. Chang and S.-L. Chen, “Two-phase Closed Thermosyphon Vapor-Chamber System for Electronic Cooling”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 37, Issue 5, pp. 484-489, May 2010.
[8] S. Ueno, S. Iwaki, K. Tazume, K. Ara, “Control of heat transport in heat pipes by magnetic fields”, Journal of Applied Physics, Vol. 69 (8), pp. 4925-4927, 1991.
[9] M. Kaneda, T. Tagawa, H. Ozoe, “Conventional Induced by a Cusp-Shaped Magnetic Field for Air in a Cube Heated from Above and Cooled from Below”, Journal of Heat Transfer, Vol. 124, pp.17-25, 2002.
[10] S. Maki, T. Tagawa, H. Ozoe, “Enhanced Convection or Quasi-Conduction States Measured in a Super-Conducting Magnet for Air in a Vertical Cylindrical Enclosure Heated From Below and Cooled From Above in a Gravity Field”, International Journal of Heat Transfer, Vol. 124, pp.667-778, 2002.
[11] 李春輝, 王補宣, 彭曉峰, “添加鐵磁性微顆粒對沸騰傳熱的影響”, 熱科學與技術, Vol. 2(1), 2003.
[12] 吳松海, 孫永利, 賈紹文, “磁場對水蒸氣冷凝熱傳係數的影響”, 磁性材料及器件, Vol. 36, No. 6, pp. 33-35. 2005.
[13] 牛曉峰, “磁場應用於吸收式制冷系統的探討”, 流體機械, Vol. 35, No.11, pp. 62-65, 2007.
[14] X. Z. Feng, X. H. Wang, Y. F. Zhang, “The Mechanism of Magnetic Field Strengthening the Pool Boiling with Oil or Water, Journal of Xinyang Normal University Natural Science Edition, Vol. 22, No.3, Jul. 2009.
[15] F. Cingros, T. Hron, J. Kuba, “Magnetic Field Control of Heat Pipes”, 32nd International Spring Seminar on Electronics Technology: Hetero System Integration, the path to New Solutions in the Modern Electronics - Conference Proceedings , art. no. 5207036, 2009.
[16] 中學化學示範實驗, 國立彰化師範大學理學院化學系, http://chem.ncue.edu.tw/chemdemo/85/8524020/%E6%B0%B4%E6%9F%B1%E5%BD%8E%E6%9B%B2%E4%BA%86.htm.
[17] S. W. Chi, Heat Pipe Theory and Practice, McGraw-Hill, N.Y., 1976.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2016-08-23公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2016-08-23起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信