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系統識別號 U0002-2708201215112000
中文論文名稱 田口法應用於震盪式熱管之性能最適化探討
英文論文名稱 Optimization Study of Pulsating Heat Pipe Performance Using Taguchi Method
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 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 林建成
研究生英文姓名 Chien-Cheng Lin
學號 699370887
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-05-31
論文頁數 55頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-楊龍杰
委員-陳育堂
委員-藍天雄
委員-林玉興
委員-康尚文
中文關鍵字 田口方法  震盪式熱管  直交表 
英文關鍵字 Taguchi method  pulsating heat pipe  orthogonal array 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 震盪式熱管之實驗過程往往需耗費許多的時間,本研究使用田口方法減少實驗次數之特性應用於震盪式熱管;在不同控制因子與水準的搭配下進行震盪式熱管之性能最適化探討。
本研究以50%、60%、70%的填充率,0.05 /min、0.1L/min、0.15L/min的冷凝水流速與90W、120W、150W的加熱功率等為3個水準與3個控制因子,並以熱阻為品質進行L9直交表之田口方法分析。另實驗以水為工作流體,35°C恆溫水進行冷卻,蒸發區則利用加熱線圈進行加熱。分析結果顯示最佳組合為填充率60%、冷凝水流速0.05 L/min與150W的加熱功率,並經實驗證實得到最佳品質為0.187的熱阻值。另利用文獻實驗數據,進行多組田口分析,探討並比對最佳品質。
英文摘要 Pulsating heat pipe experimental process often need to spend much time, and then in this study reduce experimental time by applied Taguchi method to pulsating heat pipe, explore the pulsating heat pipe optimization in different control factors and levels.
In this research, there are three factors which are filling ratio (50%, 60% and 70%), condensate flow rate (0.05, 0.1, 0.15 L/min), and heating power (90W, 120W, 150W), then thermal resistance for quality analysis by using L9 orthogonal array of Taguchi method. The working fluid is water, and 35°C constant temperature water for cooling; evaporator part is heated by the heat coil. The result show that the best combination is 0.05 L/min condensate flow rate with 150W heating power in 60% filling ratio, moreover confirmed by experiment to obtain the best quality for the thermal resistance is 0.187. Using literature experimental data to discuss and compare the best quality by Taguchi method.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
表目錄 VII
符號說明 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 3
1.3 研究目的 11
第二章 震盪式熱管簡介 13
2.1 震盪式熱管的介紹 13
2.1.1 震盪式熱管工作原理 13
2.1.2 震盪式熱管基本型態 14
2.1.3 震盪式熱管設計參數 15
2.2 管內的二相流型態 18
2.3 毛細塊狀流特性 21
2.4 熱通量與PHP運作的關係 23
第三章 田口法應用於震盪式熱管 24
3.1 田口方法簡介 24
3.2 田口方法步驟 26
3.3 本文田口架構 28
第四章 實驗 31
4.1 震盪式熱管製造 31
4.1.1 震盪式熱管設計 32
4.1.2 蒸發段與冷凝段設計 33
4.2 實驗架設 34
4.2.1 實驗設備 34
4.2.2 熱電偶線位置 37
4.3 實驗步驟 37
第五章 結果與討論 39
5.1 不同直交表之應用分析 39
5.1.1 以L9(33)試驗 40
5.1.2 以L16(43)試驗 40
5.1.3 以L25(53)試驗 40
5.1.4 直交表應用與震盪式熱管分析 44
5.2 不同控制因子之應用 45
5.3 田口方法實際應用 47
第六章 結論與未來展望 51
6.1 結論 51
6.2 未來展望 51
參考文獻 53

圖目錄
圖 1. 1 震盪式熱管示意圖.......................................................................2
圖1. 2 迴路式熱管示意圖[1]...................................................................3
圖1. 3 KENZAN FIN 震盪式熱管概念開發產品[2]..............................4
圖1. 4 震盪式熱管示意圖[2]...................................................................5
圖1. 5 Wong 震盪式熱管模組化示意圖[3] .............................................5
圖1. 6 Closed Loop PHP(玻璃)流場可視化示意圖[4] ............................6
圖1. 7 Closed Loop PHP 實驗模組示意圖[5]..........................................6
圖1. 8 震盪式熱管設計之邊界關係[6]...................................................7
圖1. 9 震盪式熱管趨勢圖[7]...................................................................7
圖1. 10 PHP 尺寸及可視化PHP 之實驗架設[9]....................................8
圖1. 11 不同方向之彎管處汽泡破裂情形(a)逆時針(b)順時針[9] .......8
圖1. 12 管壁粗糙度與汽泡結構圖[10]...................................................9
圖1. 13 震盪式熱管示意圖[12].............................................................10
圖1. 14 壓力與流體方向關係圖[12].....................................................10
圖1. 15 為新型式的震盪式熱管散熱模組[13].....................................11
圖2. 1 PHP 示意圖..................................................................................14
圖2. 2 三種PHP 迴路的形式................................................................15
圖2. 3 震盪式熱管管徑2mm 與1mm 最大熱傳量的比較[17] ..........17
圖2. 4 垂直上生管中的流場型態[18]...................................................19
圖2. 5 垂直管中汽液二相流流場型態[18]...........................................20
圖2. 6 汽水混合物通過U 型管與倒U 型管時的流場型態[18].........21
圖2. 7 毛細塊狀流壓降分佈[19]...........................................................22
圖2. 8 輸入熱通量與PHP 熱阻關係圖 [19] ......................................23
圖2. 9 輸入熱通量與PHP 運作關係圖[19] ........................................23
圖3. 1 品質損失函數[20].......................................................................25
圖3. 2 簡易田口步驟流程.....................................................................26
圖4. 1 震盪式熱管詳細尺寸.................................................................32
圖4. 2 冷凝段水冷示意圖.....................................................................33
圖4. 3 真空幫浦GLD-201B ..................................................................35
圖4. 4 壓力計..........................................................................................35
圖4. 5 電源供應器LW-3650 及LW-3650_R1......................................35
圖4. 6 溫度擷取器 TempScan-1100 .....................................................36
圖4. 7 恆溫水槽......................................................................................36
圖4. 8 流量計..........................................................................................36
圖4. 9 熱電偶線配置位置.....................................................................37

表目錄
表 2. 1 不同工作流體理想範圍.............................................................16
表3. 1 ( 3 )
9 L 3 控制因子之水準................................................................29
表3. 2 ( 3 )
16 L 4 控制因子之水準...............................................................29
表3. 3 ( 3 )
25 L 5 控制因子...........................................................................30
表3. 4 不同控制因子之因子水準.........................................................30
表3. 5 田口方法實際應用之控制因子.................................................30
表5. 1 L9(33)直交表.................................................................................41
表5. 2 L9 因子反應表與最佳組合..........................................................41
表5. 3 L16(43)直交表................................................................................42
表5. 4 L16 因子反應表與最佳組合.........................................................42
表5. 5 L25(53)直交表................................................................................43
表5. 6 L25 因子反應表與最佳組合.........................................................44
表5. 7 不同控制因子之直交表.............................................................46
表5. 8 不同控制因子之因子反應表與最佳組合..................................46
表5. 9 田口方法實際應用之直交表.....................................................47
表5. 10 田口方法實際應用之因子反應表與最佳組合.......................48
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