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研究生:黃圳煌
研究生(外文):Jiun-Huang Huang
論文名稱:熱管式熱交換器之設計與分析
論文名稱(外文):Design and Analysis of Heat Pipe Heat Exchanger
指導教授:楊勝安楊勝安引用關係
指導教授(外文):Sheng-An Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:模具工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:熱管熱交換器油壓折床田口
外文關鍵詞:heat pipeheat exchangehydraulic press brakeTaguchi method
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本研究針對工廠中之油壓折床之工作流體使用熱管做廢熱回收,並利用來達到節省成本且兼具環保效益。使用熱管散熱的方式使油壓折床之工作流體達到安全的工作溫度範圍,並透過熱交換將流經冷凝端的冷卻液預熱至可應用的溫度下儲存。以數值運算之方式探討熱管熱交換器的熱傳特性,由於熱管之熱交換量受限於蒸發端與冷凝端之熱傳遞係數,所以先求得出蒸發端與冷凝端的等效熱傳遞係數,接著可透過調整流經冷凝端之冷卻液的質量流率跟溫度、或熱管本身之參數的改變來探討油壓折床之工作流體中的溫度相對變化。結合田口實驗法並以熱管總管數、排列方式、冷凝液入口之體積流率以及溫度做為控制因子。透過使用fluent分析軟體,找出當熱管管數700支、叉排排列、體積流率300(m^3/hr)、冷凝液入口溫度為20度C時,可得最大熱傳係數421(w/m^2*K),但此時之壓力降則為31.7atm;另外,當熱管管數為400支順排排列、體積流率100(m^3/hr)、冷凝液入口溫度為20度C時,最小壓力降則為5atm,而熱傳係數則為264(w/m^2*K)。
This study investigates waste heat recovery and exploitation to retrench cost and environmental protection in working fluid of hydraulic press brake of the factory by using heat pipe. This method can provide safety working temperature range of working fluid of hydraulic press brake by using heat pipe radiator. The cooling water flowing to condenser can be stored for safe temperature range and used by heat pipe heat exchange. The heat transfer characteristics of heat pipe are investigated by using numerical analysis. The paper also deals with the maximum heat transfer of heat pipe in changing working temperature, effective length, geometry and permeability of capillary etc. We also adjust volume flow rate and temperature of cooling water flowing to condenser or change parameters of heat pipe to probe for relative variations of temperature of working fluid of hydraulic press brake. Here, heat pipe numbers, arrangement of heat pipe, volume flow rate and inlet temperature of condenser are dominated factors by Taguchi method. The result showed that the maximum heat transfer coefficient in condenser is 421(w/m^2*K), when heat pipe of 700 staggered tubes at volume flow rate 300(m^3/hr), and inlet temperature of condenser at 20oC, which are the best design parameters, but this case has 31.7atm of pressure drop in condenser. Another case for heat pipe with 400 in-line tubes, at volume flow rate 100(m^3/hr), when the inlet temperature of condenser is at 20 oC, the minimum pressure drop in condenser became 5atm and heat transfer coefficient in condenser is 264(w/m^2*K), by using Fluent.
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VII
符號表 VII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 發展背景 1
1-3 文獻回顧 3
1-4 研究動機 4
1-5 論文架構 6
第二章 基本理論 7
2-1 熱交換器的分類 7
2-2 熱管熱交換器 8
2-3 熱管構造與工作原理 8
2-4 熱管使用之限制 9
2-5 熱管使用之限制 11
2-6 田口實驗規劃法 13
第三章 熱管式熱交換器 17
3-1 概述 17
3-2 鰭片 18
3-2-1 鰭片管的傳熱 20
3-2-2 鰭片式熱管的傳熱 21
3-2-3外流體流過鰭片管的熱傳係數 24
3-3 熱管式熱交換器設計流程 26
第四章 田口分析 30
4-1 田口實驗規劃與流程 30
4-1-1 選擇控制因子 30
4-1-2 選擇直交表 31
4-1-3 計算S/N比 31
4-1-4 最佳因子組合與最佳理論值 32
4-2 FLUENT分析軟體 32
第五章 結果與討論 37
5-1 熱管熱交換器設計分析 37
5-2 田口實驗規劃 38
5-2-1 熱傳係數結果探討 38
5-2-2 壓力降結果探討 39
5-3 田口實驗規劃綜述 40
5-4 FLUENT分析結果 40
第六章 結論 52
6-1 綜合討論 52
6-2 未來研究方向與建議 52
參考文獻 54
簡歷 56
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