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圓狀空氣噴流衝擊之熱傳特性實驗研究
Thesis

圓狀空氣噴流衝擊之熱傳特性實驗研究

黃建郎
Masters, National Tsing Hua University
1992

Abstract

熱傳;噴流衝擊;表面熱通量 Heat Transfer; Jet Impingement; Surface Heat Flux
本研究乃從實驗上有系統地探討含導流板圓狀空氣噴流衝擊之熱傳特性;並且就其相關的參數影響作一系列的研究。在研究中三個影響熱傳特性的參數分別為雷諾數( Re),噴孔至發熱面間隔與噴孔直徑之比率(H/d),以及噴孔直徑(d),而此三個參數研究 的範圍分別為Re=973- 14051,H/d=1-12, d =3.05mm-69.6mm。在本研究中成功地探討了上述參數對停滯點、局部、以及平均熱傳特性的影響。首先,經由本研究量測得到的實驗數據驗證了加熱衝擊平面上局部溫度及紐塞數(Nu)呈軸對稱分布;同時在研究中又提出了一套有效計算發熱表面上局部熱通量的實驗方法,利用此方法所得之實驗數據與相關文獻報告之熱傳特性結果比較,相當合理。在探討影響此圓狀空氣噴流熱傳特性的相關參數時,發現雖然噴孔至加熱板間隔大小對於停滯點及平均紐塞數影響並不顯著, 然而仍可觀察到在H/d=5-6 的區域中有一極大值。其次,由本實驗結果所呈現的趨勢,提出了停滯點紐塞數的經驗公式, 此經驗公式顯示停滯點紐塞數與雷諾數的0.66次方成正比,此結果大於一般噴流雷諾數在層流範圍的0.5 次方,但卻與無導流板空氣噴流的0.7 次方相近, 利用此經驗公式來預測所有的實驗數據, 其平均相對誤差為1.0%,而最大誤差不超過6.4%。此外,在文中也提出了平均紐塞數的經驗公式,此公式顯示平均紐塞數與雷諾數之0.52次方成正比,此與無導流板之空氣噴流衝擊下平均紐塞數正比於雷諾數的0.574 次方關係相當接近,利用此經驗公式來預測所有的實驗數據其平均相對誤差為 3.0%,而最大相對誤差不超過 13.5% 。

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