指導教授：陳炳煇臺灣大學：機械工程學研究所邱王駿Chiu, Wang-ChunWang-ChunChiu2014-11-292018-06-282014-11-292018-06-282014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/263249本研究主要探討交錯潤濕性的表面對於池沸騰熱傳之影響，交錯潤濕性表面是由兩種不同潤濕性的表面交錯而成，本研究使用溶膠凝膠法進行表面改質，可成功製備出超親水與未改質的交錯式表面到超疏水與未改質的交錯式表面。實驗共分為三個實驗變數對於池沸騰熱傳之影響，第一部分為交錯式表面之接觸角差異，第二部分為改變中央條紋親疏水性以及表面介面數，第三部分則是改變表面親水面積比，分別檢視以上因素之影響。 改變接觸角差異的實驗結果顯示不論是超親水與未改質，或是超疏水與未改質表面，相較於完全未改質表面可提升臨界熱通量125%至180%，以及降低最大過熱度，並且發現在加熱過程中有熱通量漸大、過熱度卻降低之情況，本研究利用流場觀測去解釋此特殊的沸騰曲線現象。改變中央條紋親疏水性的實驗使用2、4、6三種不同介面數，實驗結果顯示不論使用何種表面，皆為中央為未改質之表面有較佳的池沸騰熱傳，並且介面數越多，池沸騰熱傳效果也越佳。改變面積比的實驗結果則為接近50%親水性面積時，可得到較佳的池沸騰熱傳係數。This study investigates the effect of interlaced wettability surfaces on pool boiling heat transfer. Interlaced wettability surfaces are composed of two different wettability. This study uses sol-gel method to modify the surface wettability, and successfully generate from superhydrophilic-plain interlaced surface to superhydrophobic-plain surface. Experiment results are divided into three parts to examine the effect of three variables, contact angle difference, the wettability of central region and area ratio of the hydrophilic region. At first, experimental results of contact angle difference show that all of the interlaced surfaces increase the critical heat flux and reduce the maximum superheat. The pool boiling curve shows that the heat flux increases with reduced wall superheat at nucleate boiling regime. Such a reverse trend on pool boiling curve could be explained by the flow visualization. Furthermore, the results of the wettability of central region on the surfaces show that whatever the number of interfaces is, surfaces with plain central region have better boiling heat transfer than the others. Additionally, the higher pool boiling heat transfer can be observed when surfaces increase the number of interfaces. Finally, the results indicate that the best heat transfer coefficient is at 50% area ratio of the hydrophilic coated region.誌謝 i 中文摘要 ii Abstract iii 英文符號說明 iv 希臘符號說明 vi 上下標說明 vii Abbreviations ix 目錄 x 圖目錄 xiii 表目錄 xvi 1 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.2.1 池沸騰 2 1.2.1.1 臨界熱通量 2 1.2.2 表面改質文獻 3 1.2.3 表面潤濕性對池沸騰的影響 4 1.2.4 異質表面潤濕性對池沸騰的影響 5 1.3 研究動機與目的 6 1.4 論文架構 7 2 第二章 研究基本原理 16 2.1 表面潤濕性與表面改質方法 16 2.1.1 表面能理論 16 2.1.2 表面潤濕性與靜態接觸角 17 2.1.3 接觸角理論 17 2.1.3.1 楊氏方程式(Young’s equation) 17 2.1.3.2 溫佐模型(Wenzel model) 18 2.1.3.3 卡西-巴斯特模型(Cassie-Baxter model) 19 2.1.4 溶膠凝膠法 19 2.2 池沸騰 22 2.2.1 池沸騰現象 22 2.2.2 考慮表面潤濕性之臨界熱通量 23 2.2.3 交錯潤濕性表面之理論模型 25 3 第三章 實驗步驟與設備 33 3.1 實驗藥品 33 3.2 實驗設備 34 3.2.1 表面改質設備 34 3.2.2 實驗試塊及加熱容器 36 3.2.3 加熱裝置與蒸氣冷凝系統 37 3.2.4 分析與量測儀器 38 3.3 實驗步驟 39 3.3.1 不同表面潤濕性之改質步驟 39 3.3.2 交錯潤濕性表面之圖形及命名 41 3.3.3 池沸騰熱傳效果量測 42 3.3.3.1 實驗裝置之架設 42 3.3.3.2 實驗數據分析與誤差 43 4 第四章 實驗結果與討論 60 4.1 不同接觸角組合之池沸騰 60 4.1.1 池沸騰曲線及流場分析 60 4.1.1.1 親水-未改質交錯式表面 60 4.1.1.2 疏水-未改質交錯式表面 61 4.1.2 接觸角組合對臨界熱通量之影響 62 4.2 不同介面數之池沸騰 63 4.2.1 親疏水區域反轉之影響 63 4.2.2 中央同為未改質區域之比較 64 4.3 不同親水面積比例之池沸騰 64 5 第五章 結論與未來工作 80 5.1 結論 80 5.2 未來工作 81 REFERENCES 828409809 bytesapplication/pdf論文使用權限：不同意授權池沸騰臨界熱通量潤濕性沸騰熱傳係數thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/263249/1/ntu-103-R01522101-1.pdf