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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:盧婉怡
研究生(外文):Lu, Wan-Yi
論文名稱:太陽能車內散熱系統之應用
論文名稱(外文):Application of the Solar Energy used in Vehicle Cooling System
指導教授:張瑞慶張瑞慶引用關係
指導教授(外文):Chang, Rwei-Ching
口試委員:張瑞慶李再成黃冠達
口試委員(外文):Chang, Rwei-ChingLi, Zai ChengHuang, Kuan-Dar
口試日期:2012-07-30
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:自動化及機電整合研究所
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:105
中文關鍵詞:綠色能源太陽能散熱系統
外文關鍵詞:Green EnergySolar EnergyCooling System
相關次數:
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本研究研發一個應用太陽能之車用散熱系統,利用太陽能板產生之能源驅動高轉速風扇,將高溫曝曬下車內所產生的熱氣排出,以降低汽車依賴汽油驅動之車用冷氣之使用率。同時,以模擬軟體進行數值分析,藉由改變風扇轉速、排風口位置等參數,來探討散熱的效能,並與實驗數據相互驗證。
本文研製之散熱系統,主要應用於長時在太陽高溫曝曬下之車廂。實驗時,車外環境溫度定為30°C、車內初始溫度為70°C。測試後發現,最佳散熱模式為內部風扇(Internal Fan)模式轉速維持1800RPM轉,系統啟動約80mins後,車廂溫度可降至32.1°C。在此條件下,於數值模擬時,系統於啟動約60mins後,車廂溫度可降至外界環境溫度30°C。
實驗數據顯示,本散熱系統能將車內長時控制在非常接近室溫之程度。本研究亦發現此散熱系統安裝於車後三角窗處效能最高,且最不佔空間,也不影響駕駛視線。採用本散熱氣之車輛,不僅不需使用汽車啟動期間所需之車用冷氣急速冷卻功能,以達到節能減碳之效果外,更因為車內能維持接近室溫之溫度,乘客進入車內時也較舒適,不須忍受車內溫度冷卻之前的高溫烤炙,可立即舒適開車上路,節省時間,可說是一舉數得。由此,本研究研發之散熱系統值得更進一步發展與推廣。

Because of the impact of the global warming on the environment and the shortage of energy resources, how to use non-polluting and the most easily accessible and inexhaustible solar energy is an urgent issue. Therefore, in this study, a car cooling system is developed. The system utilizes solar cells to power high speed fans, which then draw the hot air out of the car exposed under the hot sun to bring the temperature down. No fossil fuel is needed for the system, hence the reduction of the car’s fuel consumption for cooling can be achieved.
In this study, the testing car is under hot sun for long time, where the temperature inside the car is 70°C and the ambient temperature is 30°C. The experiment result shows the best cooling mode is that the internal fan maintains at 1800RPM. It found the inside temperature can reduce to 32.1°C after the cooling system operation for 80 mins. By numerical simulation, the inside temperature reduces to 30°C for 60 mins.
Compared with previous cooling devices using the air conditioner’s venting ducts as intakes, this system is more effective in that it can bring the temperature almost down to outside air temperature for an extensive period of time. Installing the system on the triangular window panel can also save space without obstructing the driver’s view. A car with this system no longer needs to rely on its air conditioner’s rapid cooling during the car’s initial run. This can reduce gas consumption quite a bit. Moreover, when the driver gets in the car, it is already cool, so the driver does not need to tolerate the burning heat as before and can start driving comfortably right away, which also saves time. For the mentioned reasons, this cooling system is believed worth further developments and promotions.

論 文 摘 要 I
ABSTRACT III
目 錄 V
圖 目 錄 VIII
表 目 錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻回顧 3
1.3.1 太陽熱發電系統應用簡介 3
1.3.2 太陽能發電優、缺點 5
1.3.3 太陽光電系統的種類 7
1.3.4 太陽能應用層面 9
1.4 本文作法 10
第二章 相關基礎理論與原理 12
2.1 太陽光電的發電特性與原理 12
2.1.1 太陽能電池簡介 12
2.1.2 太陽能電池發電原理 13
2.1.3 以矽晶的型態分類 14
2.1.4 以製作材料分類 17
2.1.5 各類型太陽能電池的優、缺點 20
2.2 散熱基礎理論與原理 24
2.2.1 熱傳遞模式及計算公式 24
2.2.2 相關定理及計算公式 29
第三章 散熱系統設備選擇 32
3.1 模擬分析軟體選擇 32
3.2 太陽能電池選擇及位置設定 35
3.2.1 太陽能電池選擇 35
3.2.2 太陽能電池放置設定 36
3.3 風扇功率及大小之選擇 37
3.4 排風口模式 38
3.4.1 風扇排風口模式 38
第四章 散熱系統模擬分析結果與討論 39
4.1 模擬分析實驗 39
4.1.1 實驗設備 39
4.1.2 實驗架構及目的 41
4.1.3 模擬分析設定 44
4.2 模擬實驗分析 46
4.2.1 吸出式(External Outlet Fan)風扇模擬分析 46
4.2.2 吹入式(External Inlet Fan)風扇模擬分析 51
4.2.3 內部風扇(Internal Fan)風扇模擬分析 56
4.3 模擬實驗結果與討論 61
第五章 散熱系統實體實驗結果與討論 66
5.1實體實驗量測 66
5.1.1實驗設備 66
5.1.2 實驗架構及目的 68
5.1.3實體實驗量測設定 69
5.2實體實驗分析 71
5.2.1 吸出式(External Outlet Fan)風扇實體量測分析 71
5.2.2 吹入式(External Inlet Fan)風扇實體量測分析 74
5.2.3 內部風扇(Internal Fan)風扇實體量測分析 77
5.3 實體實驗結果與討論 80
第六章 結論 83
參考文獻 90


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