局部排气导管设计课件

局部排氣導管設計局部排氣導管設計1基本假設非壓縮性流，流體密度不變，質量守恆→風量（流量）守恆導管無洩漏基本假設非壓縮性流，流體密度不變，質量守恆→風量（流量）守恆2局部排气导管设计课件3局部排气导管设计课件4局部排气导管设计课件5局部排气导管设计课件6造成靜壓變化的因素管壁摩擦（同時造成全壓損失）紊流（同時造成全壓損失）流速改變（不造成全壓損失）造成靜壓變化的因素管壁摩擦（同時造成全壓損失）7管壁摩擦管壁摩擦8局部排气导管设计课件9局部排气导管设计课件10局部排气导管设计课件11局部排气导管设计课件12局部排气导管设计课件13DPS=FPV<0紊流壓損DPS=FPV<0紊流壓損14局部排气导管设计课件15局部排气导管设计课件16流速改變全壓幾乎不變靜壓下降流速改變全壓幾乎不變靜壓下降17局部排气导管设计课件18導管開口〔含氣罩〕的壓力損失風速：0->導管風速動壓：增加假设無其他損失：靜壓下降：且下降量=動壓增加量全壓不變考慮摩擦與紊流損失全壓下降靜壓下降，且下降量>動壓增加量導管開口〔含氣罩〕的壓力損失風速：0->導管風速19Ps=0Pv=0Pt=0若無摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-25mmH2OPt=0考慮摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-40mmH2OPt=-15mmH2Ov=20m/sPvPsPtPs=0若無摩擦與紊流損失v=20m/sPvPsP20描述氣罩壓力損失的方法壓損因數〔EntryLossFactor，Fh〕進口係數〔CoefficientofEntry，Ce〕描述氣罩壓力損失的方法壓損因數〔EntryLossFac21氣罩壓損係數氣罩後方Pt=-Fh

Pv

orDPt=Fh

PvPs=Pt–Pv=-Fh

Pv–Pv=-(Fh+1)PvorDPs=(1+Fh)Pv1：加速因數氣罩壓損係數氣罩後方Pt=-FhPvorDPt22Ps=0Pv=0Pt=0若無摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-25mmH2OPt=0考慮摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-40mmH2OPt=-15mmH2Ov=20m/sPvPsPtFh=-Pt/Pv=15/25=0.6or=-Ps/Pv–1=40/25–1=0.6Ps=0若無摩擦與紊流損失v=20m/sPvPsP23氣罩進口係數Ce=氣罩風量/無壓損之流量=

Q/Qmax氣罩進口係數Ce=氣罩風量/無壓損之流量=Q/Qma24Ps=0Pv=0Pt=0若無摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-25mmH2OPt=0考慮摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-40mmH2OPt=-15mmH2Ov=20m/sPvPsPtPs=0若無摩擦與紊流損失v=20m/sPvPsP25氣罩前後壓力變化Pt=Fh

PvPvPs=(1+Fh)PvFhCe氣罩前後壓力變化Pt=FhPvPvPs=(1+Fh26局部排气导管设计课件27局部排气导管设计课件28局部排气导管设计课件29局部排气导管设计课件30局部排气导管设计课件31局部排气导管设计课件32局部排气导管设计课件33局部排气导管设计课件34如何決定壓損係數自行測試（壓力計，建議採用）廠商提供資訊經驗公式或圖表（最後手段）如何決定壓損係數自行測試（壓力計，建議採用）35風速壓力損失風量壓力損失動壓壓力損失DPt=F×Pvv=Q/ADPt=K×Q2Pv=rv2/2風速壓風量壓動壓壓DPt=F×Pvv=Q/ADPt36局部排氣導管設計基本要求每一氣罩風量須高於需求值每一導管風速須高於搬運風速其他考慮因素：導管內物質濃度風速上限：靜電、管壁摩耗、物料損失出口排放風速排氣機進出口管徑局部排氣導管設計基本要求每一氣罩風量須高於需求值37如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求作業人員個人採樣煙霧測試或追蹤氣體方法：測試（建議採用）圖表或經驗公式如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求38log(個人採樣濃度)log(氣罩風量)log(容許濃度)log(氣罩設計風量)log(個人採樣濃度)log(氣罩風量)log(容許濃度)l39如何決定搬運風速搬運風速愈大污染物愈濕黏如何決定搬運風速搬運風速污染物40導管設計主要目的決定各導管管徑決定排氣機性能要求導管設計主要目的決定各導管管徑41例題具單一氣罩之局部排氣裝置氣罩風量：8.5m3/min氣罩壓損係數：Fh=0.85氣罩至排氣機導管：管壁摩擦因數：f=0.024長度：11.6m搬運風速：23m/s以上含有一肘管〔Fe=0.22〕排氣機至出口導管長度：2.4m直徑：10cm例題具單一氣罩之局部排氣裝置4211.6m2.4m空氣密度

r=1.2kg/m3氣罩風量需求：Q=8.5m3/min氣罩壓損係數：Fh=0.85肘管壓損係數：Fe=0.22排氣機前導管最低搬運風速：vmin=23m/s排氣機後導管管徑：10cm導管摩擦損失因數f=0.024Pt0=Pv0=Ps0=0Ps4=0計算方向計算方向1230411.6m2.4m空氣密度r=1.2kg/m3P430-1Q=(8.5m3/min)(1min/60s)=0.1417m3/s導管截面積最大為：Amax=Q/vmin=(0.1417m3/s)/(23m/s)=0.006159m2假设導管截面積大於此值，導管內風速會小於規定的23m/s導管最大管徑dmax=(4Amax/p)1/2=[(4)(0.006159m2)/p]1/2=0.08856mAmax=pdmax2/40-1Q=(8.5m3/min)(1min/60s440-1〔續〕假设導管管徑只能使用2、3、4、…cm：取管徑d1=8cm=0.08m假设以四捨五入取d1=9cm>dmax，會使導管內風速小於規定的23m/s假设導管管徑可以訂做〔自由選取〕，則令d1=dmax=0.08856m假设管徑d1已事先給定，則無需上述步驟0-1〔續〕假设導管管徑只能使用2、3、4、…cm：取管徑450-1〔續〕以管徑d1=0.08m繼續以下計算：導管截面積：A1=pd12/4=p(0.08m)2/4=0.005027m2v1=Q/A1=(0.1417m3/s)/(0.005027m2)=28.18m/s>vmin=23m/sPv1=rv12/2=(1.2kgm/s)(28.18m/s)2/2=476.6Pa在20°C時，假设要求單位為mmAq，則可使用Pv1=(28.18/4.04)2=48.7mmAq0-1〔續〕以管徑d1=0.08m繼續以下計算：460-1〔續〕氣罩壓損：DPth=FhPv1=(0.85)(476.6Pa)=405.1Pa氣罩後方〔點1〕：Pt1=0–DPth=-405.1PaPs1=Pt1–Pv1=-405.1Pa–476.6Pa=-881.7Pa或Ps1=-(1+Fh)Pv1=(1+0.85)(476.6Pa)=-881.7Pa氣罩後方導管動壓accelerationfactor0-1〔續〕氣罩壓損：DPth=FhPv1=(0.471-2導管壓損：f(L12/d1)Pv1=(0.024)(11.6m)/(0.08m)(476.6Pa)=1659Pa肘管壓損：FePv1=(0.22)(476.6Pa)=104.9Pa1-2的總壓損

DPt1-2=1659Pa+104.9Pa=1763Pa通式：DPt1-2=(fL12/d1+SF)Pv1=[(0.024)(11.6)/(0.08)+0.22](476.6Pa)=1763Pa=DPs1-2導管上配件壓損係數總和導管摩擦壓損係數A1=A2，v1=v2

，Pv1=Pv2，DPt1-2=DPs1-21-2導管壓損：f(L12/d1)Pv1=(0.024)481-2〔續〕排氣機入口〔點2〕：Pv2=Pv1=476.6PaPt2=Pt1–DPt1-2=-401.5Pa–1763Pa=-2168PaPs2=Pt2–Pv2=-2168Pa–476.6Pa=-2645Pa或Ps2=Ps1–DPs1-2=-881.7Pa–1763Pa=-2645Pa1-2〔續〕排氣機入口〔點2〕：494-3排氣機後方導管：由出口往前算排氣機後方導管管徑已給定：d3=d4=10cm=0.1mA3=A4=pd42/4=pd32/4=p(0.1m)2/4=0.007854m2v3=v4=Q/A3=Q/A4=(0.1417m3/s)/(0.007854m2)=18.04m/sPv3=Pv4=rv32/2=rv42/2=(1.2kg/m3)(18.04m/s)2/2=195.2Pa4-3排氣機後方導管：由出口往前算504-3〔續〕出口〔點4〕Ps4=0〔大氣〕Pt4=Ps4+Pv4=0+195.2Pa=195.2Pa導管3-4壓損：DPt3-4=fL34/d3Pv3=(0.024)(2.4m)/(0.1m)(195.2Pa)=112.4Pa=DPs3-4A3=A4，v3=v4

，Pv3=Pv4，DPt3-4=DPs3-44-3〔續〕出口〔點4〕A3=A4，v3=v4，514-3〔續〕排氣機出口〔點3〕Pt3=Pt4+DPt3-4=195.2Pa+112.4Pa=307.7PaPs3=Pt3–Pv3=307.3Pa–195.2Pa=112.4Pa其實就是DPs3-4，因為Ps3=Ps4+DPs3-4=0+DPs3-44-3〔續〕排氣機出口〔點3〕52PsPtPvFTPFSPPsPtPvFTPFSP53FTP與FSP排氣機全壓〔FTP〕=排氣機出口全壓–排氣機入口全壓=Pt3–Pt2=307.7Pa–(-2168Pa)=2476Pa用來計算耗電量排氣機靜壓〔FSP〕：=FTP–排氣機出口動壓〔Pt3–Pt2–Pv3〕=排氣機出口靜壓–排氣機入口全壓〔Ps3–Pt2〕=112.4Pa–(-2168Pa)=2281Pa排氣機標準規格〔可以提高多少壓力〕FTPFTP與FSP排氣機全壓〔FTP〕=排氣機出口全壓54排氣機耗電量總效率P=(0.1417m3/s)(2476Pa)/0.4=877W=0.877kW每運轉一小時耗電0.877度h排氣機耗電量總效率P=(0.1417m3/s)(24755系統需求曲線設計點：FSP=2281Pa@8.5m3/minFSP≈Q2排氣機風量系統需求曲線設計點：FSP≈Q2排氣機風量56局部排气导管设计课件57局部排气导管设计课件58局部排气导管设计课件59局部排气导管设计课件60局部排气导管设计课件61局部排气导管设计课件62局部排气导管设计课件63局部排气导管设计课件64局部排气导管设计课件65局部排气导管设计课件66局部排气导管设计课件67局部排气导管设计课件68局部排气导管设计课件69局部排气导管设计课件70局部排气导管设计课件71局部排气导管设计课件72局部排气导管设计课件73局部排气导管设计课件74局部排气导管设计课件75局部排气导管设计课件76局部排气导管设计课件77局部排氣導管設計局部排氣導管設計78基本假設非壓縮性流，流體密度不變，質量守恆→風量（流量）守恆導管無洩漏基本假設非壓縮性流，流體密度不變，質量守恆→風量（流量）守恆79局部排气导管设计课件80局部排气导管设计课件81局部排气导管设计课件82局部排气导管设计课件83造成靜壓變化的因素管壁摩擦（同時造成全壓損失）紊流（同時造成全壓損失）流速改變（不造成全壓損失）造成靜壓變化的因素管壁摩擦（同時造成全壓損失）84管壁摩擦管壁摩擦85局部排气导管设计课件86局部排气导管设计课件87局部排气导管设计课件88局部排气导管设计课件89局部排气导管设计课件90DPS=FPV<0紊流壓損DPS=FPV<0紊流壓損91局部排气导管设计课件92局部排气导管设计课件93流速改變全壓幾乎不變靜壓下降流速改變全壓幾乎不變靜壓下降94局部排气导管设计课件95導管開口〔含氣罩〕的壓力損失風速：0->導管風速動壓：增加假设無其他損失：靜壓下降：且下降量=動壓增加量全壓不變考慮摩擦與紊流損失全壓下降靜壓下降，且下降量>動壓增加量導管開口〔含氣罩〕的壓力損失風速：0->導管風速96Ps=0Pv=0Pt=0若無摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-25mmH2OPt=0考慮摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-40mmH2OPt=-15mmH2Ov=20m/sPvPsPtPs=0若無摩擦與紊流損失v=20m/sPvPsP97描述氣罩壓力損失的方法壓損因數〔EntryLossFactor，Fh〕進口係數〔CoefficientofEntry，Ce〕描述氣罩壓力損失的方法壓損因數〔EntryLossFac98氣罩壓損係數氣罩後方Pt=-Fh

Pv

orDPt=Fh

PvPs=Pt–Pv=-Fh

Pv–Pv=-(Fh+1)PvorDPs=(1+Fh)Pv1：加速因數氣罩壓損係數氣罩後方Pt=-FhPvorDPt99Ps=0Pv=0Pt=0若無摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-25mmH2OPt=0考慮摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-40mmH2OPt=-15mmH2Ov=20m/sPvPsPtFh=-Pt/Pv=15/25=0.6or=-Ps/Pv–1=40/25–1=0.6Ps=0若無摩擦與紊流損失v=20m/sPvPsP100氣罩進口係數Ce=氣罩風量/無壓損之流量=

Q/Qmax氣罩進口係數Ce=氣罩風量/無壓損之流量=Q/Qma101Ps=0Pv=0Pt=0若無摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-25mmH2OPt=0考慮摩擦與紊流損失Pv=25mmH2OPs=-40mmH2OPt=-15mmH2Ov=20m/sPvPsPtPs=0若無摩擦與紊流損失v=20m/sPvPsP102氣罩前後壓力變化Pt=Fh

PvPvPs=(1+Fh)PvFhCe氣罩前後壓力變化Pt=FhPvPvPs=(1+Fh103局部排气导管设计课件104局部排气导管设计课件105局部排气导管设计课件106局部排气导管设计课件107局部排气导管设计课件108局部排气导管设计课件109局部排气导管设计课件110局部排气导管设计课件111如何決定壓損係數自行測試（壓力計，建議採用）廠商提供資訊經驗公式或圖表（最後手段）如何決定壓損係數自行測試（壓力計，建議採用）112風速壓力損失風量壓力損失動壓壓力損失DPt=F×Pvv=Q/ADPt=K×Q2Pv=rv2/2風速壓風量壓動壓壓DPt=F×Pvv=Q/ADPt113局部排氣導管設計基本要求每一氣罩風量須高於需求值每一導管風速須高於搬運風速其他考慮因素：導管內物質濃度風速上限：靜電、管壁摩耗、物料損失出口排放風速排氣機進出口管徑局部排氣導管設計基本要求每一氣罩風量須高於需求值114如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求作業人員個人採樣煙霧測試或追蹤氣體方法：測試（建議採用）圖表或經驗公式如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求115log(個人採樣濃度)log(氣罩風量)log(容許濃度)log(氣罩設計風量)log(個人採樣濃度)log(氣罩風量)log(容許濃度)l116如何決定搬運風速搬運風速愈大污染物愈濕黏如何決定搬運風速搬運風速污染物117導管設計主要目的決定各導管管徑決定排氣機性能要求導管設計主要目的決定各導管管徑118例題具單一氣罩之局部排氣裝置氣罩風量：8.5m3/min氣罩壓損係數：Fh=0.85氣罩至排氣機導管：管壁摩擦因數：f=0.024長度：11.6m搬運風速：23m/s以上含有一肘管〔Fe=0.22〕排氣機至出口導管長度：2.4m直徑：10cm例題具單一氣罩之局部排氣裝置11911.6m2.4m空氣密度

r=1.2kg/m3氣罩風量需求：Q=8.5m3/min氣罩壓損係數：Fh=0.85肘管壓損係數：Fe=0.22排氣機前導管最低搬運風速：vmin=23m/s排氣機後導管管徑：10cm導管摩擦損失因數f=0.024Pt0=Pv0=Ps0=0Ps4=0計算方向計算方向1230411.6m2.4m空氣密度r=1.2kg/m3P1200-1Q=(8.5m3/min)(1min/60s)=0.1417m3/s導管截面積最大為：Amax=Q/vmin=(0.1417m3/s)/(23m/s)=0.006159m2假设導管截面積大於此值，導管內風速會小於規定的23m/s導管最大管徑dmax=(4Amax/p)1/2=[(4)(0.006159m2)/p]1/2=0.08856mAmax=pdmax2/40-1Q=(8.5m3/min)(1min/60s1210-1〔續〕假设導管管徑只能使用2、3、4、…cm：取管徑d1=8cm=0.08m假设以四捨五入取d1=9cm>dmax，會使導管內風速小於規定的23m/s假设導管管徑可以訂做〔自由選取〕，則令d1=dmax=0.08856m假设管徑d1已事先給定，則無需上述步驟0-1〔續〕假设導管管徑只能使用2、3、4、…cm：取管徑1220-1〔續〕以管徑d1=0.08m繼續以下計算：導管截面積：A1=pd12/4=p(0.08m)2/4=0.005027m2v1=Q/A1=(0.1417m3/s)/(0.005027m2)=28.18m/s>vmin=23m/sPv1=rv12/2=(1.2kgm/s)(28.18m/s)2/2=476.6Pa在20°C時，假设要求單位為mmAq，則可使用Pv1=(28.18/4.04)2=48.7mmAq0-1〔續〕以管徑d1=0.08m繼續以下計算：1230-1〔續〕氣罩壓損：DPth=FhPv1=(0.85)(476.6Pa)=405.1Pa氣罩後方〔點1〕：Pt1=0–DPth=-405.1PaPs1=Pt1–Pv1=-405.1Pa–476.6Pa=-881.7Pa或Ps1=-(1+Fh)Pv1=(1+0.85)(476.6Pa)=-881.7Pa氣罩後方導管動壓accelerationfactor0-1〔續〕氣罩壓損：DPth=FhPv1=(0.1241-2導管壓損：f(L12/d1)Pv1=(0.024)(11.6m)/(0.08m)(476.6Pa)=1659Pa肘管壓損：FePv1=(0.22)(476.6Pa)=104.9Pa1-2的總壓損

DPt1-2=1659Pa+104.9Pa=1763Pa通式：DPt1-2=(fL12/d1+SF)Pv1=[(0.024)(11.6)/(0.08)+0.22](476.6Pa)=1763Pa=DPs1-2導管上配件壓損係數總和導管摩擦壓損係數A1=A2，v1=v2

，Pv1=Pv2，DPt1-2=DPs1-21-2導管壓損：f(L12/d1)Pv1=(0.024)1251-2〔續〕排氣機入口〔點2〕：Pv2=Pv1=476.6PaPt2=Pt1–DPt1-2=-401.5Pa–1763Pa=-2168PaPs2=Pt2–Pv2=-2168Pa–476.6Pa=-2645Pa或Ps2=Ps1–DPs1-2=-881.7Pa–1763Pa=-2645Pa1-2〔續〕排氣機入口〔點2〕：1264-3排氣機後方導管：由出口往前算排氣機後方導管管徑已給定：d3=d4=10cm=0.1mA3=A4=pd42/4=pd32/4=p(0.1m)2/4=0.007854m2v3=v4=Q/A3=Q/A4=(0.1417m3/s)/(0.007854m2)=18.04m/sPv3=Pv4=rv32/2=rv42/2=(1.2kg/m3)(18.04m/s)2/2=195.2Pa4-3排氣機後方導管：由出口往前算1274-3〔續〕出口〔點4〕Ps4=0〔大氣〕Pt4=Ps4+Pv4=0+195.