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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 孫珍理(Chen-li Sun) | |
| dc.contributor.author | Yi-Hsuan Wang | en |
| dc.contributor.author | 王怡萱 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2022-11-23T09:13:30Z | - |
| dc.date.available | 2021-08-11 | |
| dc.date.available | 2022-11-23T09:13:30Z | - |
| dc.date.copyright | 2021-08-11 | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.date.submitted | 2021-08-06 | |
| dc.identifier.citation | [1] J. G. Leidenfrost, 'On the fixation of water in diverse fire,' International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 9, no. 11, pp. 1153-1166, 1966, doi: 10.1016/0017-9310(66)90111-6. [2] J. Grandfield, 'Ingot casting and casthouse metallurgy of aluminium and its alloys,' in Fundamentals of Aluminium Metallurgy: Elsevier, 2011, pp. 83-140. [3] J. Burton, A. Sharpe, R. Van Der Veen, A. Franco, and S. Nagel, 'Geometry of the vapor layer under a Leidenfrost drop,' Physical Review Letters, vol. 109, no. 7, p. 074301, 2012, doi: 10.1103/PhysRevLett.109.074301. [4] C. W. Chen, 'Heating and micro-explosion of compound droplets,' National Cheng Kung University M.S Thesis 2015. [5] S. L. Chiu, 'On the impingement of a water-in-oil compound drop onto a hot plate,' National Cheng Kung University Ph.D. Dissertation 2007. [6] M. J. Neeson, R. F. Tabor, F. Grieser, R. R. Dagastine, and D. Y. 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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/79842 | - |
| dc.description.abstract | 本研究針對Leidenfrost狀態之複合液滴，探討其內部的流場特徵與蒸發情形。複合液滴是由99%正庚烷之外殼液滴與水內核液滴所組成，放置在250°C之鋸齒狀的棘輪加熱表面上，使之因Leidenfrost狀態而懸浮。我們利用μPIV分別量測內核液滴與外殼液滴之內流場，並進一步結合蒸發率與界面處的剪力平衡，探討在Leidenfrost狀態下外殼液滴與內核液滴間的交互作用對其流場之影響機制。 本研究嘗試七種不同複合液滴體積的組合，外殼庚烷液滴的初始體積固定為50 μl，內核水液滴的體積則由5 μl變化至100 μl。由流場量測可驗證，複合液滴底部蒸氣層內之蒸氣流動在液氣界面所造成的剪力，為驅動外殼液滴內部流動之來源，庚烷流動所對應的剪力，接著再藉由水庚烷界面傳遞到內核液滴，使其內部產生流動。當內核水液滴體積小於30 μl時，複合液滴受到外殼庚烷表面張力小的影響而呈扁橢球狀，複合液滴與蒸氣膜之接觸面積雖然隨內核液滴體積增加而變大，但蒸氣膜厚變化不大，且外殼庚烷的蒸發速率較慢，使複合狀態維持時間長。此時，外殼液滴內存在一對旋轉方向相反的渦流對，由於內核液滴通常會偏向外殼液滴的某一側，故其存在會影響外殼液滴該側渦流的流場；而內核水液滴亦存在雙渦流，且其流態會隨內核液滴相對於外殼液滴的繞動而旋轉。反之，當內核水液滴體積超過30 μl時，複合液滴受到水液滴重力的影響變大而呈扁塌狀，複合液滴與蒸氣膜之接觸面積較大，且蒸氣膜厚隨內核液滴體積增加而急遽下降，造成外殼庚烷加速蒸發，進而縮短複合狀態維持的時間，此時受到大量沸騰氣泡自複合液滴底部之水-庚烷-空氣三相界面處生成之影響，內核與外殼液滴之內流場較為混亂。 | zh_TW |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2022-11-23T09:13:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-0408202111512100.pdf: 13676562 bytes, checksum: 11d0e84f069013e9caa1a766a4c2c530 (MD5) Previous issue date: 2021 | en |
| dc.description.tableofcontents | 符號索引 vii 表目錄 x 圖目錄 xi 第一章 導論 1 1.1前言 1 1.2文獻回顧 2 1.2.1 複合液滴之概念及生成 2 1.2.2複合液滴之探討及應用 3 1.2.3 Leidenfrost之流場與動態行為 4 1.2.4液滴的震盪頻率 5 1.3 研究動機與目的 6 第二章 實驗架構與不確定性分析 7 2.1實驗架構及設備 7 2.1.1液滴產生系統 7 2.1.2加熱系統 8 2.1.3影像擷取系統 9 2.2實驗操作程序 10 2.2.1前置作業 10 2.2.2實驗步驟 11 2.3實驗分析流程 12 2.3.1內核水液滴與外殼庚烷液滴在水平面上之軌跡 12 2.3.2複合液滴mPIV內流場量測 13 2.3.3影像處理所得之複合狀態之結果 15 2.4不確定性分析 18 2.4.1加熱表面溫度之相對不確定性 19 2.4.2影像中像素所對應長度之相對不確定性 20 2.4.3 PIV內流場量測之相對不確定性 21 2.4.4影像中複合液滴面積之相對不確定性 21 2.4.4複合液滴初始體積之相對不確定性 23 2.4.5庚烷的體積蒸發率之相對不確定性 24 2.4.6表面震盪頻率之相對不確定性 25 第三章 實驗結果與討論 27 3.1複合狀態外觀型態變化 27 3.2複合狀態之庚烷蒸發率 29 3.2.1複合液滴體積隨時間的變化 29 3.2.2庚烷體積蒸發率 30 3.3形心軌跡與速度大小分布 32 3.4複合液滴mPIV內流場量測 34 3.4.1複合液滴之5 ml水搭配50 ml庚烷組合 34 3.4.2複合液滴之8 ml水搭配50 ml庚烷組合 36 3.4.3複合液滴之 10 ml 水搭配50 ml 庚烷組合 37 3.4.4複合液滴之30 ml 水搭配50 ml 庚烷組合 38 3.4.5複合液滴之50 ml水搭配50 ml庚烷組合 39 3.4.6複合液滴之80 ml水搭配50 ml庚烷組合 40 3.4.7複合液滴之 100 ml 水搭配50 ml 庚烷組合 41 3.4.8絕對內流場平均速率 41 3.5複合液滴震盪頻率 45 第四章 結論與建議 47 4.1結論 47 4.2建議 48 參考文獻 49 第二章 圖2. 1實驗架構 58 圖2. 2具有鋸齒幾何形狀之銅盤表面尺寸圖 (單位：mm) 59 圖2. 3複合液滴示意圖 (a)前視角 (b)上視角 59 圖2. 4複合狀態維持時間之定義 60 圖2. 5 mPIV內流場量測之隨機相對不確定性 60 第三章 圖3. 1 複合狀態初期，各體積設定組合之外觀型態 61 圖3. 2 複合狀態初期，內核液滴底部之殼層厚度隨不同複合液滴體積之變化 61 圖3. 3 複合液滴之寬度與高度於複合狀態隨時間衍化 63 圖3. 4 水液滴側面積放大倍率與水滴前緣位置的關係 64 圖3. 5 5 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 65 圖3. 6 8 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 65 圖3. 7 10 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 66 圖3. 8 30 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 66 圖3. 9 50 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 67 圖3. 10 80 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 67 圖3. 11 100 ml水與50 ml庚烷之複合液滴體積隨時間衍化 68 圖3. 12 複合液滴之複合狀態維持時間隨複合液滴初始體積之變化 68 圖3. 13 庚烷蒸發率隨複合液滴體積之變化 69 圖3. 14 複合液滴底部與蒸氣膜之接觸面積隨複合液滴體積之變化 69 圖3. 15 庚烷蒸發率受複合液滴底部與蒸氣膜之接觸面積的影響 70 圖3. 16 複合液滴體積組合之平均蒸氣膜厚 71 圖3. 17 複合液滴體積組合之蒸氣層平均流速 71 圖3. 18 5 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 72 圖3. 19 8 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 73 圖3. 20 10 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 74 圖3. 21 30 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 75 圖3. 22 50 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 76 圖3. 23 80 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 77 圖3. 24 100 ml水搭配50 ml庚烷 (a)複合狀態水液滴與庚烷液滴之形心軌跡，圓點標示時間之位置(b)水液滴之形心速度隨位置與時間衍化(c)水液滴相對庚烷液滴之形心速度隨位置與時間衍化 78 圖3. 25 複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，5 ml水搭配50 ml庚烷之組合 79 圖3. 26 複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，5 ml水搭配50 ml庚烷之組合 80 圖3. 27複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，8 ml水搭配50 ml庚烷之組合 81 圖3. 28複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，8 ml水搭配50 ml庚烷之組合 82 圖3. 29複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，10 ml水搭配50 ml庚烷之組合 83 圖3. 30複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，10 ml水搭配50 ml庚烷之組合 84 圖3. 31複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，30 ml水搭配50 ml庚烷之組合 85 圖3. 32複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，30 ml水搭配50 ml庚烷之組合 86 圖3. 33複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，50 ml水搭配50 ml庚烷之組合 87 圖3. 34複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，50 ml水搭配50 ml庚烷之組合 88 圖3. 35複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，80 ml水搭配50 ml庚烷之組合 89 圖3. 36複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，80 ml水搭配50 ml庚烷之組合 90 圖3. 37複合液滴中水液滴內流場隨時間衍化，100 ml水搭配50 ml庚烷之組合 91 圖3. 38複合液滴中庚烷液滴內流場隨時間衍化，100 ml水搭配50 ml庚烷之組合 92 圖3. 39 複合狀態中的庚烷與水內流場之平均速率與庚烷蒸發速率之關係 93 圖3. 40 複合液滴底部的蒸氣層之蒸氣流動在液氣界面所提供的剪應力 93 圖3. 41 水液滴於單質狀態與複合狀態之內流場流速比較 94 圖3. 42 複合液滴表面震盪頻率之理論與實驗值的比較 94 圖3. 43 單質水液滴表面震盪頻率 95 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 複合液滴 | zh_TW |
| dc.subject | 蒸發率 | zh_TW |
| dc.subject | μPIV量測 | zh_TW |
| dc.subject | Leidenfrost狀態 | zh_TW |
| dc.subject | 流場型態 | zh_TW |
| dc.subject | evaporation rate | en |
| dc.subject | Leidenfrost state | en |
| dc.subject | compound drop | en |
| dc.subject | flow pattern | en |
| dc.subject | μPIV measurement | en |
| dc.title | Leidenfrost狀態之複合液滴的流場特徵與蒸發 | zh_TW |
| dc.title | On the flow characteristics and evaporation of a compound drop in the Leidenfrost state | en |
| dc.date.schoolyear | 109-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 黃振康(Hsin-Tsai Liu),劉耀先(Chih-Yang Tseng) | |
| dc.subject.keyword | Leidenfrost狀態,複合液滴,流場型態,蒸發率,μPIV量測, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Leidenfrost state,compound drop,flow pattern,evaporation rate,μPIV measurement, | en |
| dc.relation.page | 95 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202102069 | |
| dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
| dc.date.accepted | 2021-08-09 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 機械工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 機械工程學系 | |
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