水中固體顆粒對池沸騰熱傳增加之實驗研究

Abstract

本文是一大氣壓下在水平不□鋼表面上加玻璃、銅和不□鋼的固體顆粒對 池沸騰熱傳增加的實驗研究，沸騰現象可視化的結果描述熱傳增加的原因 ，測試各種顆粒尺寸、顆粒密度的最佳組合，以沸騰曲線表示熱傳的優劣 。實驗結果顯示在水中加直徑0.5㎜、1㎜和3㎜的銅珠皆可增加沸騰熱傳 而加直徑1㎜、2㎜和3㎜玻璃珠則可能增加或減低沸騰熱傳，與熱傳散熱 通量(壁面過熱程度)、顆粒密度、顆粒尺寸有關。在水中加直徑1㎜、2㎜ 和3㎜的不□鋼珠除了在Delta T < 8℃、N≧30particles/cm2的情況下， 也能增加沸騰熱傳。加固體顆粒的重要性由在 =14.06℃時加直徑3㎜的銅 珠，當N≧ 20particles/cm2，沸騰熱傳最大增加量高達899.6﹪即可看出 。沸騰過程的觀察顯示加固體顆粒對沸騰熱傳有三個主要的效果；第一、 顆粒停留在發熱表面上妨礙氣泡離開發熱表面及水冷卻發熱表面使熱傳降 低。第二、高熱傳導係數材質的顆粒提供較好的由發熱面至接觸發熱面之 顆粒的熱傳導，而且當 Delta T 變大時顆粒表面可以擁有夠高的壁面過 熱度而開始產生氣泡核。第三、在高 Delta T 時固體粒被強烈的沸騰所 驅動而進行激烈的掃動。這些滾動的顆粒可以打破發熱表面上的氣泡造成 發熱表面和顆粒表面上的氣泡提前破裂離開，熱傳由於第二和第三項效果 而大量增加。