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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:藺以玲
研究生(外文):Yi-LingLin
論文名稱:散熱系統的Showerhead Effect研究
論文名稱(外文):On Showerhead Effect of a Cooling System
指導教授:黃聖杰黃聖杰引用關係
指導教授(外文):Sheng-Jye Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系碩博士班
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:建材一體型太陽電池模板多孔性
外文關鍵詞:Building Integrated Photovoltaic(BIPV)Showerhead
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隨著太陽光電池發電系統發展及廣泛應用,其發電效率是最重要的探討之一,太陽光電系統的電力產生量,幾乎是與太陽能電池的面積以及在太陽光電池表面的太陽輻射能量成正比,也與太陽能電池的溫度有關。來自太陽的輻射能量,除了被太陽能電池轉換成電能,其餘的能量轉換成為熱能,會讓太陽能電池的溫度上升,溫度會高於週遭的氣溫。溫度 對太陽能電池效率的影響大約是溫度每升高1°C時,效率約下降0.4%。若此,溫度增加50°C 時,10%的效率會下降至6%。
本研究透過基本假設與統御方程式加以解析,並且利用ANSYS Fluent有限數值分析軟體進行分析。研究中參照BIPV為基礎,設計一個散熱系統,為了簡化模擬,模擬中只包含二片玻璃板為基礎來進行模擬,二個玻璃板之間裝置Showerhead及玻璃板上方加人三個通風球,本散熱系統中設計四種不同形狀的Showerhead,並探討在各個不同Showerhead的狀態下,受到各種不同日照下及不同風速下,散熱系統的均勻度及溫度分布情形。最後將於整個散熱系統進行加工實體化,經由比對驗証實驗的結果與模擬分析的結果,証實本文所建立的散熱系統對散熱及均勻性有相當不錯的準確度。

Along with the solar power generation system development and the widespread application, the solar power generation system is one of the most important and debated topic in the world. The electricity level which is generated from the solar power system has a positive relationship with the surface scope of the solar battery and the solar radiation energy on the surface of solar battery. Also, it’s related to the temperature of the solar battery itself. Except for being turned into the electricity power, the left-over of the radiation energy, which emitted by the sun and it converted into heat afterwards. The heat is the result after the solar battery’s temperature has increase. Moreover, this temperature is usually higher than the atmospheric temperature. Once the temperature increase for 1°C , it may cause the efficiency of the solar battery to decrease about 0.4% than usual. Furthermore, the efficiency of solar battery will diminish from 10% to 6% while the temperature increasing for 50°C.
Aside from the basic hypotheses and governing equations, this research will also use ANSYS Fluent Finite Element software to assay. Based on BIPV research, in order to simplify the simulation, the simulation has to contain two glasses base for the cooling system. The cooling system was added with the showerhead between two glasses and the three ventilation balls at the top of the two glasses. The cooling system designs four different shapes of showerhead for the simulation. Under each different showerhead condition, received different kind of temperature, various amount of sunlight and wind, the entire cooling system analysis final results have confirmed that the cooling system have the good quality accuracy to the radiation and the uniformity.

目錄
摘要 I
Abstract II
誌 謝 IV
目錄 VI
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 3
1-3 研究目的及方法 3
第二章 理論分析 5
2-1 CFD電腦運算模式 (Computational Fluid Dynamics) 5
2-2 流體力學能量方程式 (Energy Equation) 7
2-3熱對流係數 8
2-4均勻性 9
第三章 數值方法 10
3-1 概述 10
3-2 模擬幾何形狀介紹 10
3-3材料性質建立 (Material Setups) 13
3-4 邊界條件 14
3-5模擬結果分析(Simulation Results) 16
3-5-1 溫度分析結果(With Showerhead) 17
3-5-2 流場均勻性分析(With Showerhead) 18
3-5-3 流場均勻性分析(Without Showerhead) 22
3-5-4 With and Without Showerhead Comparison Results 27
3-5-5不同形狀下流場的速度均勻性分析(With Showerhead) 27
3-6 裝置一個風球的散熱系統模擬 31
3-6-1 模擬結果分析 32
3-7散熱系統改裝 33
3-7-1模擬結果分析 34
第四章 實驗方法與結果分析 37
4-1 實驗散熱模組介紹 37
4-2 實驗設備 38
4-2-1 紅外線熱影像儀 38
4-2-2 風速計 41
4-2-3 風速量測方法 41
4-3實驗方法 42
4-4實驗量測結果 43
4-4-1 速度均勻度分析結果(With Showerhead) 43
4-4-2速度均勻度分析結果(Without Showerhead) 45
4-5 實驗與模擬結果比較 46
第五章 結論與未來展望 50
5-1結果與討論 50
5-2 未來展望 51
參考文獻 52
索引 54
自述 56

[1]Ana Neilde R. Da Silva and Nilton I. Morimoto, “Gas Flow Simulation in PECVD Reactor, Nanotech, Vol. 1, pp. 434–437, 2003.
[2]高柏浩, “多晶矽快速熱化學氣相沉積設備之參數與流場分析, 國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文, 2003.
[3]田曜誠, “薄膜太陽能電池溫度模擬與實驗,國立成功大學機械工程學研究所碩士論文,2011.
[4]John A. Duffie, William A. Beckman, “Solar Engineering of Thermal Processes, A Wiley-Interscience publication, New York, 2005.
[5]D. Curcija, W. P. Goss, “New correlations for convective heat transfer coefficient on indoor fenestration surfaces-compilation of more recent work, Proceedings of Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Buildings VI, pp. 567-572, 1995.
[6]ANSYS Fluent Analysis Guide, Release 12.0, ANSYS, Inc., 2009.
[7]Fluent 6.3 Tutorial Guide.
[8]ANSYS Engineering Data Help for Workbench, Release 12.0, ANSYS, Inc., 2009.
[9]ANSYS Theory Reference for ANSYS and ANSYS Workbench, Release 12.0, ANSYS, Inc., 2009.

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