課程資訊
課程名稱
二相流
Two-phase Flow 
開課學期
103-2 
授課對象
工學院  機械工程學研究所  
授課教師
孫珍理 
課號
ME7150 
課程識別碼
522 M4170 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期三2,3,4(9:10~12:10) 
上課地點
工綜213 
備註
總人數上限:40人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1032ME7150_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
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課程概述

1.二相流簡介
  主要介紹沸騰熱傳與氣液雙相流的發展與沸騰的基本模式,包括二相流的基本流場型態,了解沸騰熱傳二相流動對於工業應用。
2.二相流之特性及基本理論
  成核理論為本章之重點,氣泡動力學,介面的不穩定性,蒸汽乾度與空泡分率中主要介紹一些模式和經驗公式。
3.流型分佈及其預測
  介紹二相流流型的形成。此除了會介紹二相流流型外,二相流譜為二相系統各種可能型態的表示圖譜,此流譜有助於我們了解二相流流型轉變之機制。
4.二相流之特性及其應用
  在了解二相流本身的特性及優勢後,對於目前工業界的應用如電子冷卻這方面的應用,發展到什麼程度,下一代的冷卻方式或是不同領域的工業應用是否會有不同,都是一項有趣的課題。
5.池核沸騰熱傳
  會先介紹沸騰的啟始與磁滯作用,池核沸騰的參數效應,池核沸騰的熱傳機制,經驗或半理論公式的發展,成核址密度與成核址間的相互作用,沸騰渾沌與模式發展。
6.流動核沸騰與二相強制對流熱傳
  本節主要說明次冷態核沸騰的機制,和經驗公式。飽和態沸騰與二相強制對流。飽和態沸騰與二相強制對流的經驗公式介紹一些常用的經驗式及後續之修正和核沸騰與二相流對流熱傳的經驗式。
7.二相流動理論模式
  先引入單相流的守恆式再以二相流的局部瞬間守恆式來推廣。局部時間平均的守恆式。一維雙流體模式中的質量、動量、能量守恆式和一維雙流體守恆式特性,一維均質模式和一維漂移通率模式。
8.組合方程式
  主要和介面有密切的關係心包括介面面積密度、介面質量傳遞率、介面動量傳遞率、介面能量傳遞率、各相與管壁的交互作用。二相流的紊流模式。
9.二相流的壓降
  二相流的壓力損失相較於單相是非常大的,通常可以差到1~2個數量級,在此分別介紹均質模式與二相流壓降、雙流體模式與二相流壓降還有次要的二相流壓降。
10.臨界熱通量
  臨界熱通量為一熱傳重要章節,分別介紹池沸騰的臨界熱通量的性模式和次冷態或低蒸汽乾度流動沸騰的臨界熱通量的模式,高蒸汽乾度的臨界熱通量的經驗公式。
11.二相流相似理論
  以二相流的模式進行簡化的分析,利用一般無因次的方式、進行相似理論的推廣所發展出的二相流。
12.二相流之量測技術
  主要介紹如何利用目前發展出來的設備來量測二相流重要參數,包括流率、壓力、壓差、空泡率、乾度和熱傳等。 

課程目標
This course covers heat transfer associated with liquid-vapor phase change processes. Topics include thermodynamics of evaporation, condensation, nucleation and bubble growth, two-phase flow, convective boiling and condensation. 
課程要求
 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
每週五 14:00~17:00 備註: 工綜550 
指定閱讀
Van P. Carey, 2008, Liquid-Vapor Phase-Change Phenomena, 2nd edn., Taylor & Francis. (TJ263 C37 1992) 
參考書目
John G. Collier and John R. Thome, 1996, Convective Boiling & Condensation, 3rd edition, Oxford University Press. (TP363 C643 1994)
S. Mostafa Ghiaasiaan, 2008, Two-Phase Flow, Boiling and Condensation: In Conventional and Miniature Systems, Cambridge University Press. (TA357 G4625 2008)
Amir Faghri and Yuwen Zhang, 2006, Transport Phenomena in Multiphase Systems, Elsevier Academic Press. (TP156.T7 F327 2006)
Mamoru Ishii and Takashi Hibiki, 2011, Thermo-fluid Dynamics of Two-phase Flow, Springer. [electronic resource]
L.S. Tong, 1965, Boiling Heat Transfer and Two-phase Flow, Wiley. (QC320 T613)
Clayton Crowe, Martin Sommerfeld, and Yutaka Tsuji, 2012, Multiphase Flows with Droplets and Particles, 2nd edn., CRC Press. (TA357.5.M84 C76 1998) [electronic resource]
Christopher E. Brennen, 2005, Fundamentals of Multiphase Flow, Cambridge University Press. (TA357.5.M84 B76 2005)
Roland Clift, John Grace, and Martin E. Weber, 2005, Bubbles, Drops, and Particles, Dover Publications. (QA922 C56 2005)
 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
作業 
10% 
 
2. 
期中考 
60% 
兩次,各佔 30% 
3. 
Project 
30% 
 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
02/25  Interfacial tension, wetting of solid surfaces 
第2週
03/04  Interfacial phenomena 
第3週
03/11  Thermodynamics of phase-change processes 
第4週
03/18  Kinetics of liquid-vapor phase change processes 
第5週
03/25  Heterogeneous nucleation, bubble growth in liquids 
第6週
04/01  春假 
第7週
04/08  第一次期中考 
第8週
04/15  Nucleate boiling, the boiling curve, transition and film boiling 
第9週
04/22  Leidenfrost phenomena, film boiling on plates, spheres and cylinders 
第10週
04/29  Dropwise and film condensation 
第11週
05/06  Basic models of two-phase flow 
第12週
05/13  Governing equations of flow boiling, analytical model of annular flow 
第13週
05/20  Condensation in pipes and ducts 
第14週
05/27  第二次期中考 
第15週
06/03  Convective boiling 
第16週
06/10  Applications and special topics 
第17週
06/17  Presentation of the final project