兩相密閉同心熱虹吸管內的噴泉沸騰

Abstract

摘要 本文是以實驗方法對兩相密閉垂直熱虹吸管內之噴泉(geyser)沸騰現象作研究分析。 我們選擇以水及酒精作為工作流體，從加熱量大小，冷凝水溫度，填充量及加熱段長 度等之變化，加以探討已上變數對於噴泉沸騰效應之影響。 從流場的觀察中顯示，當工作流體得到足夠之熱量時，會產生單一氣泡迅速成長，其 直徑可成長至與管徑大小相同，之後，氣泡將工作流體帶往冷凝段，上沖而撞及頂部 ，然後工作流體藉由重力落回加熱段，如此反覆循環發生。當加熱量加大時，氣泡產 生之次數愈多，且於加熱量過大時，氣泡發生之週期會有較不規律之現象發生。當冷 凝水溫度降低（操作壓力低），氣泡發生之週期會減短，而且壁面溫度振幅大小會隨 著冷凝水溫度之上升而減小。當填充量減少時，氣泡發生之週期變短，且壁面溫度振 幅變小。當加熱段長度較短時，氣泡發生之週期亦相對減小。除此之外，由實驗之結 果得知，酒精較不容易發生噴泉沸騰。 從平均熱傳係數之計算分析中，我們發現在噴泉沸騰發生的範圍內，平均熱傳係數隨 著加熱量之增加而增加，而且幾乎成對數線性變化；在實驗數據的整理分析中，我們 得到一平均熱傳係數與壓力及加熱量之半經驗方程式。