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系統識別號 U0002-2507200516170300
中文論文名稱 台灣地區乾燥輔助冷卻系統研究
英文論文名稱 Analysis of a Desiccant Aided Cooling System in Taiwan area
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 許家豪
研究生英文姓名 Chia-Hao Hsu
學號 692330052
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-07
論文頁數 83頁
口試委員 指導教授-王士紘
委員-黃慶隆
委員-王茂興
中文關鍵字 乾燥床  矽膠  太陽能集熱器  舒適範圍  比濕度 
英文關鍵字 Desiccant Bed  Silica gel  Solar heater  Comfort range  Specific humidity 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要   台灣為海洋氣候,其全年平均溫度與相對濕度皆高之情形下,純粹使用蒸發冷卻系統並無法有效降低溫度及比濕度( Specific Humidity ),故本研究由日照豐富及比濕度較高為出發點,嘗試以最佳化之設計理念,於系統架構中採矽膠( Silica Gel )乾燥床部份予以乾燥空氣,方能配合蒸發冷卻器做溫度及比濕度控制。
  分析過程吾使用高效乾燥之矽膠乾燥劑,其於乾燥冷卻過程用來控制讓室內溫、比濕度條件,達到普遍受訪者感到舒適,所描繪出可容許接受濕度圖中,溫度及比濕度圍成之範圍,即所謂之舒適範圍( Comfort Range ),而依不同目標取向,如高科技類精細製程對溫度及相對濕度之要求,舒適範圍亦因此具不同範圍,其材料矽膠可透過太陽能予其烘乾再生利用,形成一良好循環,據此考量予以設計之,可依不同目標分理想設計分析、操作分析及整體分析三項,前者目標為針對設計最小太陽能集熱器面積求解,可得最經濟結果;而操作分析則考慮在空調負荷影響下,滿足太陽能集熱器面積供給,所需之最小空氣流量值,無論目標為何!系統皆可將室內溫度與比濕度精準控制至某一點;藉由整體分析予以探討理想設計分析與操作分析兩者,此系統為一具參考價值及意義之研究。
英文摘要   The typically humid climate of the Taiwan area, have high temperature (℉) and specific humidity (lb/lb). Thus, evaporative cooling system can’t perform satisfactorily, so this study try to develop a method using desiccant to dry the inlet air. The desiccant cooling system utilize two evaporative coolers coupled with a dehumidifier (silica gel) to control the indoor air-conditioning. The silica gel can be regenerated by solar energy in this system. Then dehumidifies the incoming air while the evaporative cooler effectively cools it approach the indoor comfort range.
The analysis employs designs engaging an indoor comfort range techniques to achieve realistic optimum systems. In this study, we simulated results and compared well with three cases, including ideal design, operation and the entirety analysis for residents. The analysis shows that ideal design is superior to the rest designs. Ideal design is the goal of minimum solar heater. The operation analysis has to make sure the cooling load gets the air flow rate G (lb/min).Finally, the result of the study shows that the system is applicable in Taiwan.
論文目次 中文摘要..............................................Ⅰ
英文摘要..............................................Ⅱ
目錄..................................................Ⅲ
表目錄................................................V
圖目錄................................................VI
第一章 緒論..........................................1
1-1 研究動機與目的..................................1
1-1-1 研究動機....................................1
1-1-2 研究目的....................................3
1-1-3 系統簡介....................................3
第二章 文獻回顧......................................6
2-1 化學乾燥........................................6
2-2 乾燥輔助冷卻系統................................7
第三章 控制方程式....................................9
3-1 乾燥床( Desiccant Beds )........................9
3-1-1 濕氣分佈理論................................9
3-1-2 吸附率理論..................................9
3-1-3 吸附過程之方程式...........................11
3-1-4 再生過程方程式.............................12
3-2 熱交換器( Heat Exchanger ).....................14
3-3 蒸發冷卻器( Evaporative Cooler )...............15
3-4 太陽能集熱器( Solar Heater )...................19
3-5 室內( House )..................................21
第四章 研究方法.....................................22
4-1 邊界條件.......................................23
4-1-1 舒適範圍...................................23
4-1-2 空調負荷 ( Required Cooling Load ).........32
4-2 求解步驟.......................................36
4-2-1 設計分析...................................36
4-2-2 操作分析...................................37
第五章 結果與討論...................................38
5-1 乾燥劑使用量...................................38
5-2 理想設計分析...................................39
5-3 操作分析.......................................41
5-4 整體分析.......................................47
5-5 優勢評估.......................................47
第六章 結論與建議...................................50
6-1 結論...........................................50
6-2 建議...........................................50
參考文獻.............................................51
表目錄
表1.1 不同場合之標準空氣狀況 2
表3.1 矽膠粒徑大小相對之α值 10
表4.1 台北夏季逐時平均溫度 26
表4.2 台北夏季逐時平均相對濕度 27
表4.3 台北夏季月逐時平均比濕度(lb/lb) 28
表4.4 高雄夏季逐時平均溫度 29
表4.5 高雄夏季逐時平均相對濕度 30
表4.6 高雄夏季逐時平均比濕度(lb/lb) 31
表5.1 台北逐時乾燥床之乾燥劑用量及溫度相對S2值表 38
表5.2 高雄逐時乾燥床之乾燥劑用量及溫度相對S2值表 39
表5.3 台北夏季逐時最佳設計( 理想設計分析 ) 43
表5.4 高雄夏季逐時最佳設計( 理想設計分析 ) 44
表5.5 台北夏季逐時最佳設計( 操作分析 ) 45
表5.6 高雄夏季逐時最佳設計( 操作分析 ) 46
圖目錄
圖1.1 乾燥輔助冷卻系統 4
圖1.2 乾燥輔助冷卻過程路徑圖 5
圖3.1 雙管式熱交換器示意圖 15
圖3.2 蒸發冷卻器示意圖 18
圖3.3 集熱器效能曲線 21
圖4.1 人類生活居住可接受之舒適範圍 25
圖4.2 台北夏季逐時平均溫度曲線 26
圖4.3 台北夏季逐時平均相對濕度曲線 27
圖4.4 台北夏季逐時平均比濕度曲線 28
圖4.5 高雄夏季逐時平均溫度曲線 30
圖4.6 高雄夏季逐時平均相對濕度曲線 31
圖4.7 高雄夏季逐時平均比濕度曲線 32
圖4.8 假設建築大小尺寸 35
圖5.1 台北D2對S2之關係曲線( 3AM : T1=80.64、S1=0.01842 ) 54
圖5.2 台北D2對S2之關係曲線( 6AM : T1=80.11、S1=0.01833 ) 54
圖5.3 台北D2對S2之關係曲線( 9AM : T1=86.24、S1=0.01974 ) 55
圖5.4 台北D2對S2之關係曲線( NOON : T1=90.37、S1=0.01998 ) 55
圖5.5 台北D2對S2之關係曲線( 3PM : T1=88.59、S1=0.0197 ) 56
圖5.6 台北D2對S2之關係曲線( 6PM : T1=84.8、S1=0.01894 ) 56
圖5.7 台北D2對S2之關係曲線( 9PM : T1=83.13、S1=0.01879 ) 57
圖5.8 台北D2對S2之關係曲線(Midnight : T1=81.82、S1=0.01876 ) 57
圖5.9 台北T2對S2之關係曲線圖(3∼12點) 58
圖5.10 台北T2對S2之關係曲線圖(13∼24點) 58
圖5.11 高雄D2對S2之關係曲線( 3AM : T1=81.11、S1=0.01924 ) 59
圖5.12 高雄D2對S2之關係曲線( 6AM : T1=80.57、S1=0.01905 ) 59
圖5.13 高雄D2對S2之關係曲線( 9AM : T1=86.02、S1=0.01984 ) 60
圖5.14 高雄D2對S2之關係曲線( NOON : T1=88.78、S1=0.02042 ) 60
圖5.15 高雄D2對S2之關係曲線( 3PM : T1=88.19、S1=0.02017 ) 61
圖5.16 高雄D2對S2之關係曲線( 6PM : T1=84.23、S1=0.01961 ) 61
圖5.17 高雄D2對S2之關係曲線( 9PM : T1=82.77、S1=0.01958 ) 62
圖5.18 高雄D2對S2之關係曲線( Midnight : T1=82.09、S1=0.01949 ) 62
圖5.19 高雄T2對S2之關係曲線(3∼12點) 63
圖5.20 高雄T2對S2之關係曲線(15∼24點) 63
圖5.21 台北9AM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 64
圖5.22 台北NOON系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 64
圖5.23 台北3PM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 65
圖5.24 台北6PM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 65
圖5.25 台北9PM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 66
圖5.26 台北Midnight系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 66
圖5.27 台北3AM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 67
圖5.28 台北6AM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 67
圖5.29 台北夏季平均日逐時所須集熱器面積( 理想設計分析 ) 68
圖5.30 台北夏季平均日逐時乾燥劑用量圖( 理想設計分析 ) 68
圖5.31 高雄9AM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 69
圖5.32 高雄NOON系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 69
圖5.33 高雄3PM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 70
圖5.34 高雄6PM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 70
圖5.35 高雄9PM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 71
圖5.36 高雄Midnight系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 71
圖5.37 高雄3AM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 72
圖5.38 高雄6AM系統之濕度圖( 理想設計分析 ) 72
圖5.39 高雄夏季平均日逐時所須集熱器面積( 理想設計分析 ) 73
圖5.40 高雄夏季平均日逐時乾燥劑用量圖( 理想設計分析 ) 73
圖5.41 台北9AM系統之濕度圖( 操作分析 ) 74
圖5.42 台北NOON系統之濕度圖( 操作分析 ) 74
圖5.43 台北3PM系統之濕度圖( 操作分析 ) 75
圖5.44 台北6PM系統之濕度圖( 操作分析 ) 75
圖5.45 台北9PM系統之濕度圖( 操作分析 ) 76
圖5.46 台北Midnight系統之濕度圖( 操作分析 ) 76
圖5.47 台北3AM系統之濕度圖( 操作分析 ) 77
圖5.48 台北6AM系統之濕度圖( 操作分析 ) 77
圖5.49 台北夏季平均日逐時乾燥劑用量圖( 操作分析 ) 78
圖5.50 台北夏季平均日逐時所須集熱器面積( 操作分析 ) 78
圖5.51 高雄9AM系統之濕度圖( 操作分析 ) 79
圖5.52 高雄NOON系統之濕度圖( 操作分析 ) 79
圖5.53 高雄3PM系統之濕度圖( 操作分析 ) 80
圖5.54 高雄6PM系統之濕度圖( 操作分析 ) 80
圖5.55 高雄9PM系統之濕度圖( 操作分析 ) 81
圖5.56 高雄Midnight系統之濕度圖( 操作分析 ) 81
圖5.57 高雄3AM系統之濕度圖( 操作分析 ) 82
圖5.58 高雄6AM系統之濕度圖( 操作分析 ) 82
圖5.59 高雄夏季平均日逐時乾燥劑用量圖( 操作分析 ) 83
圖5.60 高雄夏季平均日逐時所須集熱器面積( 操作分析 ) 83
圖5.61 最大室內比濕度求解( 高雄操作分析例 ) 48
圖5.62 最小室內比濕度求解( 高雄操作分析例 ) 48
圖5.63 最高室內溫度求解( 高雄操作分析例 ) 49
圖5.64 最低室內溫度求解( 高雄操作分析例 ) 49

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