本研究探討不同接觸角的表面對冷凝熱傳增益之影響，透過理論分析及實驗比對證實，在滴式冷凝中靜態接觸角越大熱通量越小，並結合親疏水混合表面的設計，提升冷凝熱傳效果。在現今著重於能源利用效率的發展環境下，本研究之結果極具價值，可應用於熱交換器等冷凝熱傳系統中。 疏水表面熱通量的理論分析結果發現，當靜態接觸角越大時，雖然可減少冷凝熱傳表面上的冷凝液滴最大半徑，卻也大幅提升液滴的熱阻，因而使熱通量驟降；本研究亦考量遲滯角對冷凝液滴最大半徑的影響，提出透過力學分析估算冷凝液滴最大半徑之公式。親疏水混合表面熱通量的理論分析則提供了設計上所需之參數參考結果，使搭配的親水寬度和疏水寬度能有最佳的冷凝熱傳效果；本研究亦修正理論中親水表面上冷凝膜厚的公式，使結果更加符合實驗現象。 疏水表面實驗方面，透過表面改質的網印技術，可有效的控制冷凝熱傳表面上的靜態接觸角，本研究設計4組不同靜態接觸角的表面，分別為80°、90°、100°及110°。實驗結果顯示，靜態接觸角為80°和90°的表面在冷凝熱傳過程中不屬於滴式冷凝，因此實驗結果與理論相距甚大，而靜態接觸角為100°和110°的表面在冷凝熱傳過程中屬於滴式冷凝，因此實驗結果與理論相符，且靜態接觸角為100°的冷凝熱傳效果又比110°好，呈現了靜態接觸角越大，熱通量越小的現象。 親疏水混合表面實驗方面，共設計15組不同親水寬度和疏水寬度的搭配，結果以親水表面寬度為200μm，搭配疏水表面寬度為300μm時有最佳的增益比例，與疏水表面相較之下可增加約一成的熱通量。實驗中部份結果與理論值不相符，本研究針對此現象提出無因次化冷凝膜厚的分析，並發現無因次化冷凝膜厚小於0 5時的親疏水寬度設計，實驗結果與理論值吻合，而無因次化冷凝膜厚大於0 5時的親疏水寬度設計，實驗中會出現液滴阻塞於表面的現象，因此實驗值與理論值將不相符。
Analysis of Condensation Heat Transfer Enhancement on Hydrophobic-Hydrophilic Surfaces with Different Contact Angles
凱翔, 吳. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis