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局部排氣導管設計
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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
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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）
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管壁摩擦
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紊流壓損 DPS= F PV < 0
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流速改變 靜壓下降 全壓幾乎不變
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導管開口（含氣罩）的壓力損失 風速：0 -> 導管風速 動壓：增加 若無其他損失： 考慮摩擦與紊流損失
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
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若無摩擦與紊流損失 Pv = 25 mmH2O Ps = -25 mmH2O Pt = 0 考慮摩擦與紊流損失 Ps = -40 mmH2O Pt = -15 mmH2O v = 20 m/s Pv Ps = 0 Pv = 0 Pt = 0 Pt Ps
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描述氣罩壓力損失的方法 壓損因數（Entry Loss Factor，Fh） 進口係數（Coefficient of Entry，Ce）
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氣罩壓損係數 氣罩後方 Pt = -Fh Pv or DPt = Fh Pv
Ps = Pt –Pv = -Fh Pv –Pv = -(Fh + 1) Pv or DPs = (1 + Fh )Pv 1 ：加速因數
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若無摩擦與紊流損失 Pv = 25 mmH2O Ps = -25 mmH2O Pt = 0 考慮摩擦與紊流損失 Ps = -40 mmH2O Pt = -15 mmH2O Fh = -Pt/Pv = 15/25 = 0.6 or = -Ps/Pv – 1 = 40/25 – 1 = 0.6 v = 20 m/s Pv Ps = 0 Pv = 0 Pt = 0 Pt Ps
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氣罩進口係數 Ce = 氣罩風量/無壓損之流量 = Q/Qmax
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若無摩擦與紊流損失 Pv = 25 mmH2O Ps = -25 mmH2O Pt = 0 考慮摩擦與紊流損失 Ps = -40 mmH2O Pt = -15 mmH2O v = 20 m/s Pv Ps = 0 Pv = 0 Pt = 0 Pt Ps
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氣罩前後壓力變化 Fh Pv Ps = (1+Fh) Pv Pt = Fh Pv Ce
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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）
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風量 壓 力 損 失 風速 壓 力 損 失 DPt = K×Q2 v = Q/A 壓 力 損 失 Pv = rv2/2 DPt = F×Pv 動壓
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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
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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
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log(氣罩設計風量) log(氣罩風量) log(容許濃度) log(個人採樣濃度)
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如何決定搬運風速 污染物 愈濕黏 搬運風速 愈大
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導管設計主要目的 決定各導管管徑 決定排氣機性能要求
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例題 具單一氣罩之局部排氣裝置 氣罩風量：8.5 m3/min 氣罩壓損係數：Fh = 0.85 氣罩至排氣機導管： 排氣機至出口導管
搬運風速：23 m/s 以上 含有一肘管（Fe = 0.22） 排氣機至出口導管 長度：2.4 m 直徑：10 cm
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Pt0 = Pv0 = Ps0 = 0 Ps4 = 0 2 3 4 1 2.4 m 11.6 m 計算方向 計算方向 空氣密度 r = 1.2 kg/m3 氣罩風量需求：Q = 8.5 m3/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 = 23 m/s 排氣機後導管管徑：10 cm 導管摩擦損失因數 f = 0.024
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0-1 Q = (8.5 m3/min)(1 min/60 s) = 0.1417 m3/s
導管截面積最大為：Amax = Q/vmin = ( m3/s)/(23 m/s) = m2 若導管截面積大於此值，導管內風速會小於規定的 23 m/s 導管最大管徑 dmax = (4Amax/p)1/2 = [(4)( m2)/p]1/2 = m Amax = pdmax2/4
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0-1（續） 若導管管徑只能使用 2、3、4、…cm：取管徑 d1 = 8 cm = 0.08 m
若以四捨五入取 d1 = 9 cm > dmax，會使導管內風速小於規定的 23 m/s 若導管管徑可以訂做（自由選取），則令 d1 = dmax = m 若管徑 d1 已事先給定，則無需上述步驟
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0-1（續） 以管徑 d1 = 0.08 m 繼續以下計算： 導管截面積：A1 = pd12/4 = p (0.08 m)2/4 = m2 v1 = Q/A1 = ( m3/s)/( m2) = m/s > vmin = 23 m/s Pv1 = rv12/2 = (1.2 kg m/s)(28.18 m/s)2/2 = Pa 在 20°C 時，若要求單位為 mmAq，則可使用 Pv1 = (28.18/4.04)2 = 48.7 mmAq
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0-1（續） 氣罩壓損：DPth = Fh Pv1 = (0.85)(476.6 Pa) = 405.1 Pa 氣罩後方（點 1）：
氣罩後方導管動壓 氣罩壓損：DPth = Fh Pv1 = (0.85)(476.6 Pa) = Pa 氣罩後方（點 1）： Pt1 = 0 – DPth = Pa Ps1 = Pt1 – Pv1 = Pa – Pa = Pa 或 Ps1 = -(1 + Fh) Pv1 = ( )(476.6 Pa) = Pa acceleration factor
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1-2 導管壓損：f(L12/d1)Pv1 = (0.024)(11.6 m)/(0.08 m)(476.6 Pa) = 1659 Pa
肘管壓損：FePv1 = (0.22)(476.6 Pa) = Pa 1-2 的總壓損 DPt1-2 = 1659 Pa Pa = 1763 Pa 通式：DPt1-2 = (fL12/d1 + SF)Pv1 =[(0.024)(11.6)/(0.08) ](476.6 Pa) = 1763 Pa = 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，DPt 1-2 = DPs1-2
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1-2（續） 排氣機入口（點 2）： Pv2 = Pv1 = 476.6 Pa
Pt2 = Pt1 – DPt1-2 = Pa – 1763 Pa = Pa Ps2 = Pt2 – Pv2 = Pa – Pa = Pa 或 Ps2 = Ps1 – DPs1-2 = Pa – 1763 Pa = Pa
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4-3 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 = 10 cm = 0.1 m
A3 = A4 = pd42/4 = pd32/4 = p (0.1 m)2/4 = m2 v3 = v4 = Q/A3 = Q/A4 = ( m3/s)/( m2) = m/s Pv3 = Pv4 = rv32/2 = rv42/2 = (1.2 kg/m3)(18.04 m/s)2/2 = Pa
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4-3（續） 出口（點 4） 導管 3-4 壓損： Ps4 = 0（大氣）
Pt4 = Ps4 + Pv4 = Pa = Pa 導管 3-4 壓損： DPt3-4 = fL34/d3 Pv3 = (0.024)(2.4 m)/(0.1 m)(195.2 Pa) = Pa = DPs3-4 A3 = A4，v3 = v4 ，Pv3 = Pv4，DPt 3-4 = DPs3-4
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4-3（續） 排氣機出口（點 3） Pt3 = Pt4 + DPt3-4 = 195.2 Pa + 112.4 Pa = 307.7 Pa
Ps3 = Pt3 – Pv3 = Pa – Pa = Pa 其實就是 DPs3-4 ，因為 Ps3 = Ps4 + DPs3-4 = 0 + DPs3-4
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Pv Pt FTP Ps FSP
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FTP 與 FSP 排氣機全壓（FTP） = 排氣機出口全壓 – 排氣機入口全壓 = Pt3 – Pt2 = Pa – (-2168 Pa) = 2476 Pa 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）= Pa – (-2168 Pa) = 2281 Pa 排氣機標準規格（可以提高多少壓力） FTP
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排氣機耗電量 總效率 h P = (0.1417 m3/s)(2476 Pa)/0.4 = 877 W = 0.877 kW
每運轉一小時耗電 度
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系統需求曲線 FSP ≈Q2 設計點： FSP = 2281 m3/min 排氣機風量
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