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研究生: 陳詠傑
Chen, Yung-Chieh
論文名稱: 太陽能集熱板選擇性吸收膜之最佳化噴塗製程研究
A study on optimal spraying process for the selective absorbing film of solar collector
指導教授: 張克勤
Chang, Ke-Chin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 選擇性吸收膜太陽熱能田口方法
外文關鍵詞: Selective absorbing film, solar thermal energy, Taguchi method
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  • 太陽能的應用日趨普遍,噴塗於太陽能集熱板上的選擇性吸收膜扮演太陽熱輻射集熱效率的關鍵,惟一般所使用之人工噴塗方式不易控制集熱板上之吸收膜厚度與均勻度而容易影響吸收率與放射率的表現。本研究依照不同的選擇性吸收膜材料(AP-1A、C-Black、C-SiO2)選擇 個噴塗製程時的主要參數作為田口實驗方法的控制因子。依材料的種類在不同膜厚下之實際日照實驗結果分別制定出膜厚之目標值與可容許誤差範圍,經由變異分析與重要性因子測試可知不同選擇性吸收膜於噴塗製程實驗時的重要控制因子,由此建立各控制因子之最佳實驗變動水準並改善 比與調整品質特性(膜厚)至目標值。研究結果顯示,影響試片膜厚與均勻度的控制因子主要為輸送帶速度與氣體壓力實驗水準的調整,不同材料之吸收率皆會隨膜厚的增加而逐漸收斂於0.95左右,放射率則隨材料的不同而分別收斂於0.57、0.75、0.84,不同材料之吸收率、放射率收斂膜厚度皆有所不同;溫升曲線與實驗最終溫度也隨吸收率、放射率的變化而有所差異。

    最佳化後之試片吸收率、放射率與試片之膜厚也有所不同,將三種材料之最佳化試片與原試片進行性質量測及與日照實驗比較之後發現試片之均勻度、溫升曲線與最終溫度皆有所改善。

    Applications of solar thermal energy become popular nowadays. Among them, solar water heater is widely utilized. In Taiwan, the selective absorbing film, which plays a key role in determining the collecting capability of solar energy, iscommonly made on the top surface of collector by means of spraying process. Theobjective of this thesis is to investigate the optimal spraying process throughTaguchi method with parameters for three different kinds of materials (AP-1A, C-Black, and C-SiO2). The target of the film thickness was determined by the result of the experiments, which inputting the sun radiation on the test samples coatedwith different film thickness, and determining their efficiencies. After the analysis of variation and the significance tests, it was found that the speed of conveyor andthe atomizer pressure are two significant factors in determination of film thicknessand its uniformity extent on the test sample. After establishing the optimal sprayingprocess, the uniformity and the efficiency have been improved. The absorptivity and the emissivity approach to the asymptotic values as shown in Fig. 3-49 and Fig. 3-50.

    中文摘要 I ABSTRACT III 致謝 IV 目錄 V 表目錄 IX 圖目錄 XI 符號說明 XV 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2文獻回顧 3 1.3研究動機與目的 4 第二章 研究方法 5 2.1實驗設備 5 2.1.1定速輸送帶 5 2.1.2空氣壓縮機 6 2.1.3雙流體噴嘴 6 2.1.4氧化鋯磨球 6 2.1.5球磨機 6 2.1.6烘烤箱 7 2.1.7銅片 7 2.1.8選擇性吸收膜材料 7 2.2實驗儀器 7 2.2.1全天日射計 8 2.2.2熱電偶 8 2.2.3風速計 8 2.2.4新表面粗度儀 8 2.2.5單光光譜儀 8 2.2.6放射率量測儀 9 2.2.7 DV-II+型黏度計 9 2.2.8 Beckman Coulter LS230粒徑分析儀 9 2.3實驗方法 10 2.3.1問題描述 10 2.3.2品質特性 11 2.3.3理想機能 11 2.3.4控制因子 11 2.3.5控制因子的變動水準 12 2.3.6實驗直交表 12 2.3.7 S/N比 13 2.3.8 實驗紀錄表及實驗數據 14 2.3.9 因子效應 14 2.3.10 反應表及反應圖 15 2.3.11變異分析 16 2.3.11.1實驗誤差 16 2.3.11.2總變異向量 17 2.3.11.3因子效應向量 18 2.3.11.4誤差向量 20 2.3.11.5貢獻度(Contribution) 21 2.3.11.6 F分佈 21 2.3.11.7 概率與信心水準 21 2.3.12日照實驗 22 2.3.13製程最佳化 22 第三章 結果與討論 24 3.1 噴嘴流量分佈測試 25 3.1.1手動噴槍流量測試結果 25 3.1.2 BIM系列微霧雙流體噴嘴流量測試結果 26 3.2 AP-1A選擇性吸收膜實驗結果 27 3.2.1吸收率曲線與波長關係 27 3.2.2吸收率(α)與吸收膜厚度關係 28 3.2.3放射率(ε)與吸收膜厚度關係 28 3.2.4吸收率/放射率與吸收膜厚度關係 29 3.2.5日照實驗結果 29 3.2.6變異分析結果 30 3.2.7最佳化結果 32 3.2.8確認實驗結果 32 3.3 C-Black選擇性吸收膜實驗結果 34 3.3.1吸收率曲線與波長關係 34 3.3.2吸收率(α)與吸收膜厚度關係 35 3.3.3放射率(ε)與吸收膜厚度關係 35 3.3.4吸收率/放射率與吸收膜厚度關係 36 3.3.5日照實驗結果 36 3.3.6變異分析結果 37 3.3.7最佳化結果 39 3.3.8確認實驗結果 39 3.4 C-SiO2選擇性吸收膜實驗結果 41 3.4.1吸收率曲線與波長關係 41 3.4.2吸收率(α)與吸收膜厚度關係 42 3.4.3放射率(ε)與吸收膜厚度關係 42 3.4.4吸收率/放射率與吸收膜厚度關係 43 3.4.5日照實驗結果 43 3.4.6變異分析結果 44 3.4.7最佳化結果 46 3.4.8確認實驗結果 46 3.5 選擇性吸收膜實驗結果比較 47 3.5.1吸收率(α)與吸收膜厚度關係 47 3.5.2放射率(ε)與吸收膜厚度關係 48 3.5.3日照實驗比較 48 3.5.4粗糙度比較 49 第四章 結論與建議 50 4.1結論 50 4.2建議 51 參考文獻 52

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    【2】 張克勤、李清安,”我國太陽能熱水系統發展使用情形剖析”
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    (II)”毫微米通訊第八卷第四期,pp.23~37.

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