利用水膜保護暴露於高溫環境之物体

Abstract

對於必須長時間或突然間暴露於高溫環境之儀器設備而言，周遭的高溫環境經由輻射 或對流等方式將高熱量傳至設備表面，致使溫度上升為確保設備始終維持在正常運作 的溫度範圍內，以避免或減緩損害的發生，熱防護的裝置是不可或缺的。 過去以理論探討熱防護方面的問題時，多僅考慮防護性物体的熱傳機構，對被保護物 体則末加以考慮，為瞭解防護性物体對被保護物体的影響，以及兩者的熱傳機構，本 文採用隱性有限差分數值方法（implicit method ）探討利用水膜為防護性物体以保 護置於高溫環境下之物体的熱傳機構，這熱傳機構主要包括水之顯熱（sensibl heat transfer）及蒸發熱傳（evaporation heat transfer ）和固体的顯熱熱傳。 解析過程中，被水膜所吸收的熱量用Beer’s law 計算求得，結果顯示水膜之顯熱熱傳和蒸發熱傳能有效降低被保護物體的溫度，並得 知固體內的溫度分佈變化及水膜蒸發量的大小。 此外亦探討外界加諸於水膜的熱能視為完全由水膜表面吸收狀的情況，亦即不考慮Be er’s law ，並和考慮Beer’s law 的情況加以比較，瞭解其差異，由於水膜溫度設 定不能大於１００℃因此當水膜溫度被加熱至１００℃後，水膜內的熱傳機構將會改 變，這種改變在文中也詳加探討。