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研究生:林秉正
研究生(外文):Bing-Jheng Lin
論文名稱:儲能式炊具之研製
論文名稱(外文):Development of energy storage cooker.
指導教授:李友竹
指導教授(外文):Yu-Chu M. Li
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:能源工程研究所
學門:環境保護學門
學類:環境資源學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:示差掃描熱量儀儲能材料熱電偶
外文關鍵詞:Differential Scanning CalorimeterEnergy Storage MaterialsThermocouple
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由於全球暖化導致氣候震盪,加上化石燃料資源逐漸耗乏,現今國際間大部分的國家都在開發各種新型能源或者節能技術,如何儲存現有機械與電器多餘的能量成為現在許多研究者的共同發展目標;目前國內家電的普及率非常高,而大小家電或多或少會釋出廢棄熱量,這些釋放的多餘能量均會造成室內溫度的升高,增加空調負載,亟需謀求改善之策以滌除此種額外耗能狀況。
本研究運用示差掃描熱量儀(Differential Scanning Calorimetry,DSC)探討儲能介質的熔點、比熱、潛熱值,然後找出可以儲存大量能量的物質,作為此研究的儲能材料(Energy Storage Materials),並且使用熱電偶(Thermocouple)當作溫度感測器,搭配VB撰寫之圖控程式,結合ICP自動監控模組,測量電鍋裝設儲能材料前後內外壁的溫度變化,作為設計變更之依據;此外,針對傳統電鍋進行改裝,使用SolidWorks CAD繪圖軟體設計開發一種新型驅動儲能材料開闔的機構,提升熱能轉換之效率,達成省電和有效使用多餘廢熱之目的。
本研究關鍵設計係利用電鍋的外內鍋之間縫隙,製作一個可裝填吸收大量潛熱儲能材料的容器與機構,使其在電鍋加熱過程中可稍微離開內鍋面,避免吸收過多的廢熱而拉長加熱烹煮之時間;在電鍋保溫狀態時,貼緊內鍋直接釋放儲存熱量,進而讓電鍋在保溫狀態時不會再耗費電,即可達到保溫的效果。
As global warming triggered severe climate oscillation and fossil fuel resources are depleting, today most countries in the world devoted themselves to develop new types of energy or energy-saving technologies. How to save energy from mechanical and electrical equipments in existence has become a common goal for many researchers. Since current domestic appliances are very popular, and release waste heat more or less, the released waste heat may increase indoor temperature, and thus result in building up the load of air-conditioning.
This study applied a differential scanning calorimeter (DSC) to measure melting point, specific heat, and latent heat of energy storage materials (ESM), and then to find the proper energy storage material for this study. To monitor the temperature change of the chosen energy storage material by a graphic control panel written in Microsoft Visual Basic via ICP data acquisition modules, several thermocouples were installed inside the modified electric rice cooker. The analysis about the temperature changes inside and outside the walls can be set up as a design baseline. Besides, SolidWorks CAD software was used to design the container of energy storage materials installed inside a traditional rice cooker so as to improve the energy usage.
In this study, the key technology for energy saving and effective use of waste heat for the modified electric rice cooker is the novel mechanical mechanism inside the outer gap between the container filled with the chosen energy storage material and the inner pot in the electric rice cooker, which can be separated slightly to avoid absorbing the excess heat during heating, and closed to contact the inner pot in the modified electric rice cooker to release the stored latent heat. Thus, the modified electric rice cooker can be kept warm without consuming any electrical energy.
摘要 iv
Abstract v
誌謝 vi
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章、緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 4
1.3研究目的 5
第二章、原理介紹 7
2.1 熱學 7
2.1.1 熱力學 7
2.1.2 熱傳學[12~13] 15
2.2儲能材料 20
2.2.1 簡介原理與性質: 20
2.2.2 常溫共晶儲能材料之種類 24
2.2.3 儲能材料之應用[20] 26
2.3示差掃描熱量分析儀 27
2.3.1 示差掃描熱量分析儀量測原理 27
2.3.2 示差掃描熱量分析儀之種類[18] 29
2.3.3 示差掃描熱量分析儀之校正 34
2.3.4 示差掃描熱量分析儀之誤差 35
2.3.5 示差掃描熱量分析儀之應用[23] 37
2.4 紅外線熱像儀 39
2.4.1 紅外線熱像儀之簡介 39
2.4.2 紅外線熱像儀之原理 41
2.4.3 紅外線熱像儀之特性 42
2.4.4 紅外線熱像儀之應用[28] 42
2.5 有限元素分析法[29~31] 45
2.5.1 有限元素之原理 45
2.5.3 有限元素法軟體使用之注意事項 49
第三章、實驗方法與製作 51
3.1 實驗方向 51
3.2 實驗方法與製作 51
3.2.1 DSC量測常溫共晶儲能材料之性能 51
3.2.2 常溫共晶儲能材料容器之製作 52
3.2.3 常溫共晶儲能材料之蓄熱性能試驗 57
3.2.4 常溫共晶儲能材料之蓄熱性能模擬 61
第四章、結果與討論 65
4.1常溫共晶儲能材料之熱性質探討與校正 65
4.2 常溫共晶儲能材料之蓄熱性能探討 68
4.2.1 電鍋水量0cc之測試 69
4.2.2 電鍋水量90cc之測試 73
4.2.3 電鍋水量180cc測試 77
4.3 加入米烹煮之測試 81
4.3.1電鍋水量90cc加入米烹煮之測試 81
4.3.2電鍋水量180cc加入米烹煮之測試 85
4.4常溫共晶儲能材料之蓄熱性能模擬 89
4.4.1 電鍋水量0cc之模擬 89
4.4.2 電鍋水量90cc之模擬 93
4.4.3 電鍋水量180cc之模擬 97
4.4.4 電鍋水量90cc烹飪之模擬 101
4.4.5 電鍋水量180cc烹飪之模擬 106
第五章、結論 111
參考文獻: 115
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