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旋風集塵器氣流流場模擬與碳化矽微粒特徵分析

為了解決東石風速的問題，作者黃志宏 這樣論述：

CFD套裝軟體是具有強大的運算功能，它內建的動態流體力學方程式，是具有懂得自我做理性運算、合邏輯研判的工程用物件。本研究採A與B兩組做模擬實驗設計，兩組實驗組最大的差別在於，A組的進風方式，以切線方向進入集塵器；B組的進風方式，以非切線方向進入集塵器。兩組的進風口位置，皆分別設有高、中、低三個進風口（出風口還是依照傳統，設計在頂端），分別做不同的試驗比較。經過兩組不同進風口位置的嘗試，模擬結果顯示：（1）進風方式切齊於表面者，無論位置在高中低哪個位置，產生的渦旋氣流，皆順暢於進風方式非切齊於表面者。（2）進風方式沒有切齊於表面者，無論位置在高中低哪個位置，產生的渦旋氣流，皆不順於進風方式切齊

於表面者。（3）在固定風速下，渦旋旋轉越順暢，落塵量越少；渦旋氣流旋轉越不順暢，落塵量越多。(4)進風口位在高處者，可以增加落到底部的落塵量至最大；位在中間處者，落塵量次之；位在低處者，落塵量最小。(5)進氣口設計在上方位置，讓集塵器柱體內部，形成廣大穩定的底部流場，最容易使塵埃受重力落下，擁有最佳集塵效能（率）。(6)旋風集塵器設計之初，是以非切線方向，進入內部流場的方式，且進氣口位置置於高處者，最能使落塵量達到最大，最能有效提升集塵器的集塵效能（率）。旋風集塵器的實際操作中，在出風口搭配手提式微粒計算器，檢測不同尺度的粒徑大小，可採集到6種粒徑範圍的樣本。(7)6種粒徑尺度皆表示，單位時間

(60秒)下，設定的轉速越小時，出氣口可以捕捉到逸散的微粒顆粒數量越多，就表示集塵效能（率）是越不好的。以電子顯微鏡SEM觀察，微粒(SiC)在10.0μm尺度下：(8)未經過旋風集塵器的運轉分離前，還帶有油性與水氣，顆粒黏滯度高，微粒輪廓不明顯，較難分出單一顆粒的粒狀外觀特徵。(9)經過旋風集塵器的運轉分離後，沒有帶有油性與水氣，粒狀輪廓明顯，單一顆粒的粒狀外觀特徵，可以輕易分別出來，可識別的微粒數量也較多。微粒(SiC)在2.5μm尺度下，情況相同。(10) 後續的計算顯示，轉圈數越高（50圈＞40圈＞30圈），風速越快，形成穩定的層流流場，微粒自然沉降，集塵效能（率）最高。旋風集塵器有了

高落塵量（集塵效能）、低壓力耗損（低壓力水頭），可以做為評估此一旋風集塵器的好壞標準。

風場對養殖池的曝氧研究

為了解決東石風速的問題，作者陳昇 這樣論述：

養殖魚塭在一般的環境當中會因太陽的照射產生分層現象，造成水體的密度改變，阻隔水層間的物質傳輸。以養殖業者角度來說，密度的層化會造成溶氧上混合的限制，使其無法傳輸至底層水體，也會使有效養殖區降低。因此養殖業者會使用曝氣設備破除水體分層現象，提供水體擾動的機會。然而，水體的混合不一定要透過曝氧設備，可以藉由自然風產生風趨流使水體混合。本研究以現地實驗連續監測 24 小時無養魚無曝氣、無養魚有曝氣以及有養魚有曝氣的溶氧與溫度。研究結果發現無養魚無曝氣的魚池在白天會產生分層現象，但到下午 6 時至下午 10 時這段時間受到風的影響使得水體發生擾動，將表水層的溶氧傳輸至底部溶氧並快速混合。以 250

公分的水深來說，溶氧傳輸係數可達 0.156/hr。在無養魚有曝氣池中，因曝氣設備將水體混合並穩定增加溶氧，影響夜晚溶氧降低的主因來自於浮游生物與藻類的呼吸作用，溶氧傳輸係數的分層變化幾乎一致，整體的溶氧傳輸係數為-0.046~0.052/hr。在有養魚有曝氣池中，因魚類的對氧的消耗量大，需要曝氣設備穩定的供氧，整體的溶氧傳輸係數較前者來的變化大(-0.034~-0.252/hr)，但在分層上的改變差異很小。透過室內實驗探討風對於水體混合與氧氣傳輸的效率，實驗結果發現隨著風速增加，溶氧傳輸係數也越大。從風 速造 成的溶 氧傳 輸倍 數來看 ，在風速0.28-2.93m/s(U10:0.46~4

.83m/s)時，就能在 DO 0-2mg/L 產生均勻的混合。但若要在 DO 2-4mg/L 的區間產生均勻的混合，風速須增至 2.93-3.66m/s(U10:4.83~6.04 m/s)。溶氧的區間越接近飽和溶氧區，風對水體的溶氧傳輸效果會降低，如需達到更均勻的混合，風速須提升。溶氧傳輸係數產生變化 不只出現在表水層，水深50與100公分也有明顯增加的現象。從室內實驗可了解風所造成水體的擾動最少可以到達水深100公分。