高、低展弦比之矩形盒內質熱梯度相互垂直之自然對流研究

本研究目的是以實驗的方法探討高、低展弦比之矩形密閉盒內，由溫度梯度與濃度梯度互相垂直所共同引起的熱質自然對流流場型態，以及不同流場型態對盒內溶液溫度與濃度的影響。實驗分為兩種情形，並區分為四個類例： 1. 垂直溫度梯度，水平濃度梯度： CaseA.上板加熱、下板冷卻。 CaseB.上板冷卻、下板加熱。 2. 垂直濃度梯度，水平溫度梯度： CaseC.上板陰極、下板陽極。 CaseD.上板陽極、下板陰極。此研究的動機起因於環境污染問題愈來愈嚴重，因此對於水污染散佈過程中熱及質的傳遞與流場型態，有必要作深入的瞭解。實驗的裝置是由四個不同展弦比之矩形盒，由銅板及壓克力板構成，四周以泡沬絕緣材料包裹。工作作溶液為硫酸銅水溶液，加入硫酸為輔助電解質。實驗中溫度梯度是由兩個不同溫度之恆溫水槽來維持。濃度梯度是由電化學的方法來造成，即利用電解方式在兩銅板附近形成不同濃度的邊界層。對於盒內流場現象採用雷射光暗影法與加入質點配合光幕的質點光幕法兩種方法來觀察流場現象。為瞭解流場結構，對流場的溫度與濃度分佈亦需作量測。其中濃度的量測是使用35mW的雷射光為光源，利用雷射光穿透過工作溶液時，由強度的衰減，由強度的衰減，計算溶液的濃度。最後，對於質傳遞率Sh值在固定的 Gr,m下，探討Sh與Gr,t，Sh與Ar之關係。實驗結果可發現當在Case A時，流場層化現象隨著展弦比(Ar)的增加而有明顯的趨勢。在質傳遞率Sh方面，在固定的Gr,m情況下，相同Ar，相同Gr,t條件下，Sh值大小排列順序為： Case D＞Case B＞Case A＞Case C另在固定的Gr,m或Gr,m*及相同的 Gr,t或Gr,t*，四種實驗cases，其Sh值大小亦均隨著Ar之增加而變大。

關鍵字

熱質對流；溫度梯度；濃度梯度；電化學

並列摘要

無資料

並列關鍵字

thermosolutal convection ； temperature gradient ； concentration

被引用紀錄

王伯仁（1997）。密閉盒中多隔板對質熱對流的效應〔碩士論文，元智大學〕。華藝線上圖書館。https://www.airitilibrary.com/Article/Detail?DocID=U0009-0112200611345835

廖文賢（2000）。密閉矩形區域垂直於冷熱質源之隔板對自然熱質流效應的實驗研究〔碩士論文，元智大學〕。華藝線上圖書館。https://www.airitilibrary.com/Article/Detail?DocID=U0009-0112200611300990

鄭偉駿（2002）。密閉矩形盒中具溫差之雙圓柱之自然對流現象〔碩士論文，元智大學〕。華藝線上圖書館。https://www.airitilibrary.com/Article/Detail?DocID=U0009-0112200611290247

劉淑慈（2005）。熱質對流在電化學系統的研究發展計畫演化過程探討〔碩士論文，元智大學〕。華藝線上圖書館。https://www.airitilibrary.com/Article/Detail?DocID=U0009-0112200611320255

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