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熱流科學與能源組

第一次工業革命之發生係由瓦特發明蒸汽機,刺激當時工業生產型態所產生之結果。自此以後,熱流工學成為機械工程科學之主流,並隨著時代之進步,熱流工學發展繼續與時代先端工業技術發生密切之關係,並互相刺激尋求新技術之開發。

熱流工學之研究,以熱能之產生,熱傳遞之促進絕緣及熱能變換高效率化為研究主題,以往皆以動力機械,能源利用裝置之領域為主,其溯自瓦特發明蒸汽機以至近年來核能動力利用,此乃世界熱流工學研究鼎盛之主因,約在十五年前世界石油能源危機,再度刺激熱流工學之研究,針對新能源,替代能源與節省能源之技術研究開發,對世界能源問題之開發貢獻至鉅。近年來,世界各先進國家在熱流科技方面之研究,在各方面均具有若干之改變及進步。

在工程科技三大支柱【能源】、【材料】與【資訊】問題中,熱流工學研究者,在過去一直專注於第一個問題—能源問題之技術與基礎研究。但近年來熱流工學研究者與技術者對第二個問題—材料科技之研究,與第三個問題—資訊科技之研究亦全力投注,諸如材料製造與加工過程之熱流影響與控制技術,資訊技術受溫度影響難題之突破與開發,都有賴熱流技術問題之突破,故熱流工學之研究不但需提高水準並增加其複雜性。雖然熱流科技之研究不如其他機械系統之研究可視之實體,但回顧現代開發國家中,先端科技之開發有賴熱流工學之研究進展,相輔相成。

熱流工學之主要教學研究領域除有關流體流動、熱傳導、熱對流、熱輻射、燃燒、相變化、能量轉變等基礎理論與應用技術,及內燃機、鍋爐、熱交換器、原動力廠、冷凍廠、空調設備、流體設備、流體機械等等的設計、特性分析、測試、評估外,更加強與材料、機械加工、資訊、電子相關技術之熱流研究。

為了能正確了解詳細真相,附有更精密之量測儀器、攝影、電腦處理等設備,及雷射量測方法亦逐漸被採用。
有關實驗內容與設備如下:

  • 熱科學實驗室

從事熱科學技術發展,對熱流系統設備探討節省,代替能源與排氣汙染控制技術之研究,設備有:壓力校正儀、溫度校正儀、流量校正儀、各式壓力感測器、各式溫度感測器、各式流量感測器、位移感測器、熱值測定儀、微量天平、數值示波器、數據儲存儀、 HC.CO分析儀、NOx分析儀、煤煙濃度分析儀、測功儀、燃料試驗設備、燃燒分析及各式引擎、燃氣輪機、塑膠射出成型機等。

  • 燃燒與雷射實驗室

從事能源使用效率與降低排氣公害之科技觀點,運用雷射技術探討液氣體燃料燃燒現象。設備有:噴霧粒子分析儀、直流式馬力試驗機、雷射速度分析儀等。

  • 熱傳實驗室

從事熱流技術與研究發展,一方面進行燃料室流場、熱力系統及電子設備熱傳的分析,並探討急速固化過程與保溫技術,使用時也進行熱交換器與乾燥裝置的設計。設備有:雷射都卜勒測速儀、熱線測速儀、Schlieren 光學系統、示波儀、微處理機等。

  • 全像攝影干涉實驗室

利用全像攝影干涉、斑點攝影干涉等光學精密方法配以影像處理系統,從事於應力分佈,流場及溫度之量測與分析。設備有:影像處理系統、He-Ne Laser (50mW) 、Data Logger、微電腦 (PC/XT)、恆溫槽、光學台等。

  • 流場觀測實驗室

主要從事自然對留級混合對流之相關熱傳實驗及其流場之觀察研究。設備有:Schlieren 系統、Hot Wire Anarometer、Laser (25mW)、恆溫槽 、Data Logger。

  • 流體實驗室

供學生學習流體特性及流體機械操作特性測試用。設備有:管路系統及水渠壓力計、離心式幫浦、 Pelton 水輪機、Francis 水輪機、雷諾試驗裝置、明渠及水堰、空氣流動特性實驗裝置等。

  • 動立廠實驗室

藉由蒸氣原動力廠整套設備的了解,研究如何提高鍋爐效率,並探討蒸氣輪輸出功轉換成電能之效率,同時熟悉,直接膨脹式冷凍、間接膨脹式冷凍、冷藏與製冷四種原理與操作狀況。設備有:蒸氣鍋爐、蒸氣渦輪機、氣渦輪機、空氣壓縮機、冷凍與空調等實驗設備。

  • 磨潤實驗室

進行一般工業磨潤技術(包括軸承齒輪、金屬加工、特殊境遇機械等磨潤)以及磨潤理論(包括EHD理論、表面粗度影響、液靜潤滑及氣體潤滑)之研究。設備有 : 磨潤實驗基本量測裝置、 Falax 多功能磨潤實驗機、數據處理系統、固態潤滑劑實驗設施(固質膜被覆噴砂機、乾燥爐等),表面粗度儀等。

  • 熱流數值實驗室

本實驗是以發展快速收歛數值分析法,來分析較複雜形狀之熱流工程系統問題,以替代昂貴又受限制之實驗方法,提昇基礎理論分析能力,本實驗室有最新電腦工作站及微電腦等設備。