Abstract
穩定性一直是雙相自然循環迴路研究的重要課題，過去文獻的研究曾指出在低壓、低功率的雙相循環迴路在高次冷度的條件下可能是一個不穩定之系統。為探討其不穩定的熱流特性，本研究建立了一套矩形封閉的自然循環迴路，以進行各項實驗之探討。低壓雙相自然循環迴路的熱流振盪所造成系統的不穩定，主要由於低壓時飽和液和飽和汽有近千倍的密度差。一旦沸騰發生，在加熱段及升流段產生大量空泡分率，增大了系統之浮力驅動力，使得流體流速加快，加熱段溫度可能因而降低到飽合溫度以下，又使得雙相區回到單相區，此時系統之重力驅動力遽降，原來受驅動的流體速度變慢，最後也可能產生回流(Flow Reversal) 。回流使得流體溫度又升高而超過了飽合溫度形成另一次的沸騰，如此週而復始的反覆振盪。本研究有下列重要的結果發現加熱段靠近沸騰邊界是壁溫變化最為劇烈的地方。此處沸勝熱傳與單相熱對流交互發生，由於兩者的熱傳系數相差很大，因此造成極大的溫度差異。大幅度且週期性的溫度變化所引發的熱應力，可能造成材料的疲勞而破裂。升流段是迴路壓降變化最大的地方，大幅振盪所伴隨的壓力變化將對系統的安全性構成威脅。入口次冷度的減少及熱功率的增加，使得振盪週期變小及振幅增加。低壓、低功率及高次冷度雙相自然循環迴路自持性熱流振盪機制主要分為兩類：(1) 類週期性(Quasi-periodic)振盪(2) 混沌性(Chaotic) 振盪類週期性振盪之基頻數目隨著熱功率的減少、次冷度的增加而增加；當次冷度增加至熱功率減少至其臨界值，振盪特性會跨越類週期性的振盪而進入混沌性的振盪。