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研究生:蘇榮峯
研究生(外文):Jung-Feng, Su
論文名稱:相變化材料運用於濕式涼風扇節能性能改善之研究
論文名稱(外文):The Study of Phase Change Materials Applied for the Improvement of the Wet-type Cool Fan the Energy Saving Performance
指導教授:陳長仁
指導教授(外文):Chang-Ren,Chen
口試委員:周煥銘郭文毅
口試委員(外文):Huann-Ming,ChouWen-Yih,Kaku
口試日期:2014-01-16
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:濕式涼風扇相變化材料
外文關鍵詞:wet cool fanphase change material
相關次數:
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本研究內容因考慮夏季使用空調之用電量以及節能省碳逐年被重視,將市面上為了節省用電及節能省碳所售之濕式涼風扇,進行實驗測試與改善,在機台內部放置不同降溫模組(冰塊模組、22°C相變化材料模組)係以乾式涼風取代原機台以冰塊溼式方式降溫,除了溫差與冷度持久性能的改善,並改善濕式涼風扇所造成環境濕度提升的問題。
研究中以市售之濕式涼風扇機台(28cm × 35cm × 58cm)進行實驗,以此機台搭配降溫模組(冰塊模組、22°C相變化材料模組)分別放置於不同位置(內部底層、內部中層),量測進出口溫濕度,並且利用Comsol模擬軟體模擬機台內部流場。
研究發現,針對在降溫模組放置機台底層時,冰塊模組能有效降溫5.85°C環境濕度降低4%,而相變化模組有效降溫8.7°C環境濕度增加0.3%,與原機台降溫效果相近(溫降8.2°C,環境相對濕度增加1.3%)。降溫材料放置機台內部中層時,冰塊模組能有效降溫7.25°C降低環境濕度6.5%,而相變化模組有效降溫9.2°C提高環境濕度0.5%。
本文最後以comsol模擬之流場結果,驗證機台內部底層有滯留區,當降溫模組放置底層時,溫度影響較不明顯,濕度影響也較小,而將降溫模組放置於中層的結果較佳。未來可針對機台內部流場進行改善,並利用不同降溫模組搭配,以獲得最佳性能之設計組合。

This research is in consideration of the intensive use of air-conditioning in summer and energy consumption issues become more and more important. The wet-type cool fan which is available in the market has been modified in order to save electricity and reach the comfort ability. The improvement were replaced inside the machine by different cooling modules (ice module and 22 ° C phase change material, PCM, module) and compare with the original wet-type cool fan using the ice cubes. In order to improve humidity increased by the wet-type cool fan, we changed through those two modules from the wet-type to the dry-type cool fan. The test results prove that it could effectively maintain longer time periods in the temperatures drop and reduce the impact on the environment humidity.
The experiment platform is based on the commercial wet-type cool fan (28cm × 35cm × 58cm). We designed different cooling modules (ice module and PCM module) and placed at different locations inside the machine. The inlet/outlet air temperatures and the relative humilities were measured to compare the cooling performances. The Comsol package software has been used to simulate the flow field inside the machine to analyze the cooling modules effectiveness.
The study found that when the cooling modules were placed at the bottom of the cool fan, the ice module could reduce 5.85°C on temperature and reduce 4% on the ambient relative humility, while the PCM module could reduce 8.7°C on temperature and increase 0.3% on the ambient relative humility. The original machine could reduce 8.2°C on temperature and increase 1.3% on the ambient relative humility. When the cooling modules were placed in the middle of the cool fan, the ice module could effectively cool down 7.25 ° C with reducing 6.5% on ambient relative humility, while the PCM module could effectively cool down 9.2 ° C with increasing 0.5% on ambient relative humility.
Finally, the flow field has been analyzed through Comsol simulation to verify the machine has a retention area inside the bottom. That is why that better performances would be the cooling modules placed in the middle, instead of the bottom, of the cool fan. In the future the machine should be modified according to the flow field analyses. By using internal flow field and different kinds of cooling modules combinations, we could reach the optimal cooling performances.

目 錄
頁數
摘 要 i
Abstract iii
誌 謝 v
目 錄 vii
表 目 錄 ix
圖 目 錄 xi
符 號 說 明 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 國內文獻回顧 : 2
1.3 本文架構 : 5
第二章 基礎理論 6
2.1各種不同風扇原理 6
2.1.1濕式涼風扇 6
2.1.2噴霧式風扇 7
2.1.3風球機雙面扇 8
2.1.4空氣循環風扇 9
2.2 相變化材料簡介及應用 10
2.3 蒸發降溫原理 13
2.4 溼氣對人體影響 14
第三章 實驗設備與方法 15
3.1 實驗設備 15
3.1.1 實驗之水冷扇機台 15
3.1.2 溫度量測電腦模組 17
3.1.3 電子式微量天秤 19
3.1.4 鹵素燈組 19
3.1.5 溼度計 20
3.1.6 紅外線熱顯像儀 20
3.1.7 相變化材料封裝容器選用 21
3.1.8 COMSOL 流場模擬 22
3.2 實驗之濕式涼風扇實驗方法 23
3.3實驗之濕式涼風扇原始機台測試 25
3.3.1 溫度感測點位置 25
3.3.2 濕式涼風扇之紅外線熱顯像 27
3.4 冰塊/相變化材料位置選擇 28
3.4.1 冰塊與相變化材料位置選擇與搭配 28
3.4.2 實驗機台內部流場模擬 29
第四章 實驗數據結果分析 31
4.1 實驗之濕式涼風扇機台實驗參數設定 31
4.2濕式涼風扇機台改善前數據分析 32
4.2.1應用冰塊模組放置機台內部底層 37
4.2.2應用冰塊模組放置機台內部中層 43
4.3應用相變化模組放置機台 50
4.3.1應用相變化模組放置機台內部底層 50
4.3.2應用相變化模組放置機台內部中層 54
4.4 機台內部放置冰塊模組/相變化材料模組比較 59
4.5 各實驗濕度結果比較 61
4.5.1 原機台濕度結果 62
4.5.2 機台內部底層放置不同模組濕度結果 63
4.6 實驗之機台流場分析 67
第五章 結論 69
5.1 結論 69
5.1.1 濕式涼風扇原機台 69
5.1.2 利用不同模組放置機台內部底層 69
5.1.3 利用不同模組放置機台內部中層 69
5.2 機台應用不同模組濕度結果 70
5.2.1 濕式涼風扇原機台濕度 70
5.2.2 濕式涼風扇利用不同模組放置底層濕度 70
5.2.3濕式涼風扇利用不同模組放置中層濕度 70
5.3 濕式涼風扇內部流場模擬 70
5.4 濕式涼風扇變乾式涼風扇功能 70
5.5 未來展望 71
參考文獻 72


[1] 韓 選 棠、徐 嘉 宏、汪 孟 欣,住宅建築利用熱緩衝空間對冷氣使用耗電量影響之研究-以台大綠房子為例,國立台灣大學生物環境系統工程學系,98年10月29日。
[2] 黃俊偉,”相變材料應用於多溫域共構之節能運送貨櫃”,碩士論文,崑山科技大學機械工程系,民國九十九年六月。
[3] 郭又中,”相變化材料應用於建築物節能隔熱磚之實驗研究”,碩士論文,崑山科技大學機械工程系,民國九十九年六月。
[4] 蘇偉堯,”PCM應用於隔熱浪板之熱傳及研究”, 碩士論文,崑山科技大學機械工程研究所,民國九十九年六月。
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[6] 吳宗南,”相變化材料封裝方法與其應用於熱交換器之分析”,碩
士論文,崑山科技大學機械工程系,民國2011。
[7] 李慶瑋,”不同熱傳介質與箱體設計影響太陽能烘乾箱熱效率之研究”,崑山科技大學機械工程系,民國2013。

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