工业通风研究长荣大学.ppt

最適化模式 給定條件 各氣罩通風量 各成本計算參數 變數：各導管直徑 D1, D2, D3, … 限制條件： 各導管風速 最低搬運風速需求 風量守恆 壓力平衡 目標函數：使壽期成本或年均成本最小 在 Excel 中建立模式 目標函數 限制條件 限制條件 限制條件 變數 使用 Excel 規劃求解功能 適用於較簡單的設計 需要由[工具]-[增益集]中加裝分析工具箱 加裝時需要原來的 Office 安裝光碟片 執行[工具]-[規劃求解] 主導管與支管所在儲存格 壽期成本或年成本所在儲存格 最小搬運風速所在儲存格 主導管與支管風速所在儲存格 理想整體經濟模式 各氣罩通風量亦做為變數 考慮各種危害機率所造成的社會成本 純以法令規範 控制程度 控制成本 違法損失 社會成本 理論最佳值 有害物發生率 有害物濃度 製程 暴露 劑量 人體代謝 職業病盛行率 醫療成本 工業通風 環境測定 製程設計 環境測定 暴露評估 毒物學 毒物學 風險評估 醫療管理 統計 統計流行病學 統計 玩玩數學 1 2 Q Q 2Q C = aL1Q3D1-5 + bL1Q3D1-4 + a4L2Q3D2-5 + b4L2Q3D2-4 + cL1D1 + cL2D2 驅動系統 + 運轉成本 支管 主導管 導管 配件 導管 配件 管壁成本 支管 主導管 假設管壁厚度固定 高雷諾數 達到最低成本的條件 -5aL1Q3 – 4bL1Q3D1 + cL1D16 = 0 -20aL2Q3 – 20bL2Q3D2 + cL2D26 = 0 假設配件壓損可忽略（長管） 0 支主管徑比 D1/D2 = 0.51/3 = 0.8（沒有風速下限） （運轉壽期成本 + 驅動系統成本）/管壁成本 = 0.2 （沒有風速下限） 主支管徑比 (1/2)1/3 = 0.8：Murray’s law（血管，支氣管） (1/2)1/2 = 0.7：主支管風速維持不變（傳統導管設計） 0.7：支管風速 主導管風速 0.7：支管風速 主導管風速 支氣管支主管徑比 血管，支氣管 C = aL1Q2D1-4 + a4L2Q2D2-4 + cL1D12 + cL2D22 驅動系統 + 運轉成本 支管 主導管 管壁成本 支管 主導管 最低成本支主管徑比 D1/D2 = 0.51/3 = 0.8（Murray’s law） （沒有流速限制） 假設管壁厚度與管徑成正比 低雷諾數 ADA 100 硬碟單價 記憶體單價 CPU 單價 通風經濟設計的研究 20 年前 Tsal 等開始研究，提出 T-method 國內現有研究 台大機械系陳希立教授 雲林科技大學機械系鍾基強教授 台北科技大學冷凍空調系 局部排氣裝置最低成本設計 長榮大學 職業安全衛生學系 陳友剛 通風裝置的主要成本 初期購置 導管 排氣機與驅動裝置 空氣清淨裝置 配件 操作（運轉）成本 電力 維修 成本分析方式 壽期成本（Life-Cycle Cost） 年成本（Annual Cost） 壽期成本 100 100/1.1 i = 10% 8 100 100/1.18 年成本 年投資成本 A 年成本 初期成本 P A = ？P 分期付款 年運轉成本 ACF or CRF - ACF (Annual Capital Factor) or CRF (Capital Recovery Factor) 年投資因數 投資回收因數 A = (ACF)P 範例：單氣罩系統 導管長 L = 10 m 導管風速 v 搬運風速 vT = 5 m/s 風量 12 m3/min 氣罩壓力損失係數 Fh = 0.5 導管摩擦損失係數 f = 0.03 排氣機，馬達等總效率 h = 50% 年利率 i = 15% 使用年限 n =10 年，結束時無剩餘價值 導管管壁單位面積成本 2700元/m2 電力成本 1.96 元/kW-h 年運轉時數 3600 小時 驅動裝置（排氣機、馬達等）成本 12000 元/kW 度 兩種設計理念 傳統設計 依據風量與導管最低風速（搬運風速）決定管徑 最低成本設計 當管徑 = ？時，成本最低 導管內風速必須維持在搬運風速以上 計算步驟（1） 先求使導管風速 v 達到搬運風速 vT = 5.0 m/s的最大管徑 dmax： 風量 Q = 12 m3/min = 12/60 = 0.20 m3/s 導管最大斷面積 Amax = Q/vT = 0.20/5.0 = 0.04 m2 最大管徑 dmax = (4Amax/p)1/2 = 0.226 m 計算步驟（2） 令管徑為 d （m） 導管斷面積 A = pd2/4 (m2) = 0.7854d2 m2 風量 Q = 0.20 m3/s（給定） 導管風速 v = Q/A = 0.20/(