利用量測不準度分析法解析加熱旋轉盤之實驗結果

Abstract

旋轉體在工程上是不可或缺的一種機構。一般我們常見的有：馬達之轉軸，車輪，齒 輪，煞車榖，磁碟機等。因為工作上的需要，常須使元件持續長時間的高速轉動，因 摩擦導致溫度上升，或因散熱不良，以致超越機械使用界限而仗機件效率降低或甚至 故障的例子屢見不鮮，加之現今工業對機器之準確性和可靠度的要求日益強烈，且在 體積愈做愈小的情況下，要如何確保旋轉機構的溫度在所設定的安全操作溫度內以維 持正常功能，是不可忽視的問題。而〝旋轉圓盤模型〞提供一個有關旋轉體最簡單的 研究模式，因為它的幾何形狀非常單純，所以較實際旋轉機件的分析匚方便許多。 本文即利用圓盤旋轉為研究模式，主要目的為實驗量測等熱通量加熱旋轉圓盤的盤面 熱傳達係數和觀察果圓盤旋轉所引起帶動周圍空氣的流場變化情形。實驗過程中，首 先設計圓形等熱通量加熱盤面，並設計旋轉接點組，測得旋轉圓盤盤面上的溫度分布 ，並利用Schlieren 光學儀系統攝下盤面上方的流場變化。最後之實驗數據用不準度 分析（Uncertainty Analysis）求得較可信賴的結果，並和以前之文獻做比較分析。 實驗中可觀測出圓盤邊緣受離心力較大，具噴流型式。因尾端效應（edge effect ） 的影響，溫度分布由圓心向外有逐漸降低的趨勢，且熱傳係數較理論值高。在雷諾數 為１﹒０６x １０5 以內，含低轉速（９５６rpm 以下）時之Nu／Re1/2 為０﹒５３ １９，不準度為１５﹒９８％，信賴度為９５％，不包含低轉速時之Nu／Re1/2 為０ ﹒４８９４，不準度為２﹒４７％，信賴度為９５％。