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系統識別號 U0002-1808201111272800
中文論文名稱 閉迴路震盪式熱管流動模式之實驗探討
英文論文名稱 Experimental studies of flow patterns in closed loop pulsating heat pipes
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 洪啟翔
研究生英文姓名 Hung-Chi Shiang
學號 698371068
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-06-27
論文頁數 46頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-康尚文
委員-楊錫杭
委員-楊龍杰
委員-陳育堂
委員-林玉興
中文關鍵字 震盪式熱管  流動模式 
英文關鍵字 pulsating heat pipe  flow pattern 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 閉迴路震盪式熱管雖具有非常好的散熱效果,但熱傳原理複雜。為了更進一步了解其性質,本實驗以外徑6mm、內徑3 mm 之玻璃管製作9 個折彎總長1980mm 之震盪式熱管,為了使震盪式熱管更容易達到循環,故製作水冷系統並控制溫度在25℃,工作流體使用甲醇。在不同加熱功率 30、60、90、120、150、180W 參數下紀錄溫度和評估熱阻值。利用數位攝影機拍攝影片,分析記錄震盪式熱管內流體作動情形。管內流動模式可分為順轉、逆轉或震盪,由實驗發現,管內流動方向改變與管之溫度有明顯的關係。實驗結果顯示在輸入功率為180W 時,有最低的熱阻值為0.217(K/W)。
英文摘要 A Closed Loop Pulsating Heat Pipe (CLPHP) is a complex heat transfer device with a strong thermo-hydrodynamic coupling governing its thermal performance. This research utilized 6 mm outer diameter and 3 mm inner diameter glass tubes to manufacture 9 turns closed loop Pulsating Heat Pipe(PHP) with a total length of 1980mm. For achieving the loop circulation easily, a water cooling system kept at 25 ℃ was used as the condenser, and used methanol as working fluid. Experiment was conducted to measure temperature difference and to evaluate the thermal resistance under at a series change of power inputs (30W, 60W, 90W, 120W, 150W, 180W). A digital video camera was used to record the working situation of the working fluid inside the channel. The flow pattern can be categorized into clockwise, counter-clockwise and transition status. The results showed the flow direction of PHP was changed with the temperature difference of tubes. The lowest resistance is 0.217(K/W) at an input power of 180W in this study.
論文目次 目錄
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
符號說明 IX
第一章 緒論 1
1-1研究動機 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 研究目的 10
第二章 理論基礎 11
2-1 震盪式熱管的介紹 11
2-1-1 震盪式熱管工作原理 11
2-1-2 震盪式熱管基本型態 13
2-1-3 震盪式熱管設計參數 13
2-2 管內的二相流型態 17
2-3毛細塊狀流特性 20
2-4熱通量與PHP運作的關係 21
第三章 震盪式熱管之製作及實驗架設步驟 23
3-1震盪式熱管之製作 23
3-2熱電偶線位置 26
3-3實驗周邊設備 27
3-4實驗步驟 32
第四章 實驗分析與結果討論 33
4-1 震盪式熱管之汽泡冷凝與結合分析 33
4-2 震盪式熱管溫度擷取點分析 34
4-3 震盪式熱管流動模式分析 38
4-4 震盪式熱管熱阻值分析 42
第五章 總結與未來建議 43
5-1總結 43
5-2未來建議 43

參考文獻 44


圖目錄
圖1-1 迴路式熱管示意圖[2] 2
圖1-2 KENZAN FIN 震盪式熱管概念開發產品[2] 3
圖1-3 震盪式熱管示意圖[2] 4
圖1-4 Wong震盪式熱管模組化示意圖[3] 4
圖1-5 Closed Loop PHP(玻璃)流場可視化示意圖[3] 5
圖1-6 Closed Loop PHP實驗模組示意圖[4] 5
圖1-7 震盪式熱管設計之邊界關係[5] 6
圖1-8 震盪式熱管趨勢圖[6] 6
圖1-9 PHP尺寸及可視化PHP之實驗架設[8] 7
圖1-10 不同方向之彎管處汽泡破裂情形(a)逆時針(b)順時針[8] 7
圖1-11 管壁粗糙度與汽泡結構圖[9] 8
圖1-12 震盪式熱管示意圖[11] 9
圖1-13 壓力與流體方向關係圖[11] 9
圖1-14 為新型式的震盪式熱管散熱模組[12] 10
圖2-1 PHP作動示意圖 12
圖2-2 三種PHP迴路的形式 13
圖2-3 震盪式熱管管徑2mm與1mm最大熱傳量的比較[13] 15
圖2-4 垂直上生管中的流場型態[14] 18
圖2-5 垂直管中汽液二相流流場型態[14] 19
圖2-6 汽水混合物通過U型管與倒U型管時的流場型態[14] 19
圖2-7 毛細塊狀流壓降分佈[15] 21
圖2-8 輸入熱通量與PHP 熱阻關係圖 [16] 22
圖2-9 輸入熱通量與PHP 運作關係圖 [17] 22
圖3-1 震盪式熱管詳細尺寸 24
圖3-2 冷凝端水冷示意圖 25
圖3-3 熱電偶線位置 26
圖3-4 溫度校正器LW-9049 27
圖3-5 真空幫浦GLD-201B 28
圖3-6 真空計 28
圖3-7 電源供應器LW-3650及LW-3650_R1 29
圖3-8 溫度擷取器 TempScan-1100 29
圖3-9 DV攝影機 29
圖3-10 恆溫水槽 30
圖3-11 水的三相圖 30
圖3-12 流量計 31
圖4-1 汽泡凝結圖 33
圖4-2 汽泡結合圖 34
圖4-4 熱電偶T1~T11位置分布圖 35
圖4-5 溫度趨勢圖 35
圖4-6 溫度趨勢圖 36
圖4-7 溫度趨勢圖 36
圖4-8 溫度趨勢圖 37
圖4-9 溫度趨勢圖 37
圖4-10 甲醇PHP各點平均溫度 38
圖4-11 震盪式熱管作動示意圖 40
圖4-12 25W 溫度趨勢圖 41
圖4-13 120W 溫度趨勢圖 41
圖4-14 150W 溫度趨勢圖 42
圖4-15 180W 溫度趨勢圖 42
圖4-16 甲醇PHP各加熱功率下熱阻值 43

表目錄
表2-1 不同工作流體理想範圍 15
表4-1甲醇PHP各點平均溫度 38
表4-2 甲醇PHP各加熱功率下熱阻值 43

參考文獻 [1] H. Akachi, US Patent, Patent Number, 5490558 (1993).
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[19] S. Khandekar and M. Groll, “On The Definition of Pulsating Heat Pipes: An Overview,” Proc. 5th Minsk International Seminar (Heat Pipe, Heat Pumps and Refrigerators), Minsk, Belarus (2003)
[20] 林玉興,「震盪式熱管之製造與分析」,博士論文,淡江大學機械與機電工程研究所,民國九十七年。
[21] 陳慧倫,「銀奈米流體應用於震盪式熱管效能之研究」,碩士論文,淡江大學機械與機電工程研究所,民國九十五年。
[22] 詹前軒,「封閉迴路式震盪式熱管之穩態循環流研究」,碩士論文,淡江大學機械與機電工程研究所,民國九十九年。

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