矩形容器内含悬浮相变化微粒之自然对流研究studyofn.pdfVIP

矩 形容 器 內 含 懸 浮相 變 化 微 粒 之自 然 對 流研 究 Study Of Natural Convection in a Rectangular Enclosure with Phase Change Material Suspensions 計劃編號 : NSC89-2212-E006-160 執行期限：89 年8月 1日至 90 年7月 31日 主持人 : 何清政 博士 國立成功大學機械工程研究所 一、摘要 利用相變化材料相與相之間所存在高的潛熱變化當作熱 本文主旨為利用數值模擬的方式探討矩形容器內含 傳機制以便儲存熱量。(二) 、在相變化過程中，系統內 懸浮相變化微粒之暫態自然對流熱傳問題，數值方法採 部溫度可維持在融點附近。這一方面的應用，由於相變 隱式有限差分法。數值模擬所考慮相關參數包括： 化微粒的物理特性穩定，微粒尺寸微小，因此可應用在 AR=1 ，N = 1 ，Pr = 8.5 ，RaT = 103 ~ 106 ，Ste = 0.01 ~ 0.1 ， 電子熱傳或生物熱傳上。在這方面的相關研究還在初步 研究，對此類相變化懸浮微粒流體其對流熱傳之增益特 Sb = 0 ~1 ，ci = 0~0.1 。結果顯示容器內添加懸浮相變 性如何，則有賴對其作有系統之探討。鑑此，本文將針 化微粒確實能有效地提昇自然對流熱傳；例如萊利數 對相變化懸浮微粒流體在封閉容器內自然對流傳現象進 RaT = 103 與史提芬數Ste = 0.01容器內自然對流穩態之 行探討。 熱傳率相對於純水可提高 69% 。 有關封閉容器內含懸浮相變化材料微粒流體之自然 對流問題探討，迄今仍屬萌芽期。Katz [1]利用懸浮直徑 關鍵字 : 相變化微粒，暫態自然對流 。 3.2mm ，高1.6mm圓柱形相變化材料微粒之水，進行矩 形容器底部加熱之自然對流熱傳實驗。其結果顯示可提 Abstract 升熱傳係數達1.9倍。Datta 等[2]則利用充填 20 烷微膠 The present study aims to investigate numerically 囊乳液於水中，進行類似於 Katz[1]之實驗量測。Hahira transient heat transfer of natural convection in a rectangular enclosure with phase change material (PCM) suspensions. 等[3]利用邊界層理論針對懸浮相變化材料微粒水溶液 An implicit finite difference scheme is incorporated to 沿一垂直平板之自然對流問題進行數值分析研究；其結 discretize the governing differential equations of the 果顯示相變化材料微粒可大幅增加壁面鈕賽數達八倍之 problem. Simulations have been undertaken for the 多。 relevant parameters of the following ranges: AR=1, N = 1, 3 6 Pr = 8.5, RaT = 10 ~ 10 , Ste = 0.01~