- 學位論文
探討使用圓錐量熱儀以不同抽風量與不同均勻外加熱通量對油類熱特性之影響
The Study of the Effects on Oil’s Thermal Properties Measurement Using Cone Calorimeter with Different Ventilations and Heat Flux
摘要
由於國人常大量使用油類，如超級柴油、二型程機油、車用機油及食用油等，這些皆為我們日常生活中不可或缺的物品。各油類使用目的不同，其熱特性也有所不同，然莫達克（Modak）與普托提（Putorti）的液體熱傳理論公式中僅為一個建議值，且理論公式中使用參數眾多，為得知有效參數並且廣泛應用莫達克與普托提的液體熱傳理論，因此本研究使用圓錐量熱儀（Cone Calorimeters）模擬一穩定熱源，以量測材料之熱特性，以便提供數值模擬或評估依據。本研究針對超級柴油、二行程機油、車用機油及食用油分別進行熱特性實驗分析與探討。主要可歸類為（1）圓錐量熱儀風管風速對液體表面溫升之影響；（2）莫達克與普托提的液體熱傳理論公式中各參數變化之適用性探討等研究。 本研究使用圓錐量熱儀加熱不同種類之油類，並將熱電偶置入盛裝油類之容器並連接資料擷取系統，配合虛擬儀控程式語言觀察紀錄實驗之數據，以量測超級柴油、二行程機油、車用機油及食用油等油類，於不同均勻外加熱通量並變化圓錐量熱儀風管風速，觀察點燃時間、點燃溫度及表面與液面下溫度變化，藉由莫達克與普托提的液體熱傳理論公式，預測液體表面溫升變化，得知最接近實驗值之最佳參數（Putorti、Modak及αβγ），並且改變外加熱通量，以求得與實驗值最接近之最佳外加熱通量。 根據本研究風管風速對液體表面溫升之影響得之，圓錐量熱儀風管風速對於液體表面溫升並無影響，可能因為圓錐量熱儀原本設計即考量避免亂流現象，進而影響量測數值，因此圓錐量熱儀之風管風速對於液體表面之溫升變化沒有影響，故後續研究僅針對自然通風下溫升變化進行探討。使用莫達克與普托提的液體熱傳理論公式，得知超級柴油、二行程機油、車用機油及食用油最佳預測溫升曲線之參數為Putorti，即為熱慣性（κρc）為270000（W2s/m4K2）、液體表面穿透係數（γ）為0.55、液體的熱擴散係數（α）為7.3×10-8（m2/s）及熱傳導係數（κ）@25℃為270000/ρc（W/m•K），以此參數進行預測可得較佳之預測曲線。然透過不同之均勻外加熱通量求得最佳預測溫升之外加熱通量，且加熱至該物質閃火點前，其理論預測之表面溫升曲線與實驗值較接近。本研究不適用於因加熱產生裂解，而導致成分不均勻之物質之液體，如二行程機油。
並列摘要
The cone was used to heat different kinds of oil to obtain the flash points of those oils. The best parameters and external heat flux were obtained to predict the rise of temperature of the oil. The duct velocity of the cone would not affect the rise of temperature of the oil surface. The correlation of Putorti and Modake was appropriate to predict the rise of temperature of the oil surface for the diesel oil, lube oil, and cooking oil. The thermal inertia, transmisivity of the oil surface, thermal diffusivity, and thermal conductivity of 270000W2s/m4K2, 0.55,7.3×10-8m2/s,and 270000/ρcW/m•K were used for the prediction in this research. The best external heat flux for the prediction was obtained for different flash points of oil. Most of the oils could be predicted well by using higher heat flux to heat the oil with higher flash points. The figures showed good prediction under specific parameters and external heat flux.