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研究生: 陳諭彥
CHEN, YU-YEN
論文名稱: 煙囪驅動自然通風廠房設計方法
Design of Plant with Chimney Induced Natural Ventilation
指導教授: 黃榮芳
Rong-Fung Huang
口試委員: 趙振綱
Ching-Kong Chao
林怡均
Yi-jiun Lin
許清閔
Ching Min Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 393
中文關鍵詞: 煙囪自然通風計算流體力學
外文關鍵詞: chimney, natural ventilation, CFD
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  • 由於工作場所的通風問題被長期忽略,空氣中有害物質被作業人員攝入而危害健康頗鉅。由於通風不佳,無法將廠房內的熱量排出建築物外時,也常引致工作環境高溫。近年來因為對工業廠房環境的重視,人們開始改善工業通風問題。本研究使用商用計算流體力學軟體,改變各種設計參數,分析使用煙囪進行自然通風之一般高度廠房或建築廠房的速度場與溫度場,歸納出此類煙囪通風之設計準則。包括:(1)增加廠房的高度,會使入口空氣流量增加,但流速會降低;增加廠房的寬度,會使入口空氣流量線性增加,但流速幾乎不變;增加煙囪高度,可使廠房入口空氣流量與流速都增加;(2)改變煙囪入口面牆高度於適當範圍,可使廠房內氣流平順且無溫度外溢;(3)將單支煙囪擺置後方中間或角落時,廠房側牆與煙囪之間的距離若超過臨界值,煙囪與牆壁之間會形成迴流泡,並使煙囪內的熱氣外溢至室內;(4)多支煙囪擺置後方時,若相鄰煙囪的間距超過臨界值,會使廠房內形成迴流泡,並使煙囪內的熱氣外溢至室內;(5)入口面牆的高度,應設計在合適的範圍內,可使流場迴流泡不致於太大,且流量不致於太小;(6)入口窗戶的開窗率若大於臨界值,可使牆後尾流區較小;(7)在入口面牆裝設百葉窗,若使百葉片角度於適當範圍,可消除入口牆下游的迴流區;(8)廠房內若擺置會發熱的機檯,可依據「稀疏型排列法」與「緊湊型排列法」調整機台間距與排列方式,並將作業人員置於機台側邊走道進行工作,可使作業人員感受到較佳之氣流速度與較低之溫度。以上之設計準則與參數,皆有量化數據,設計人員可獲得具體之參考。


    The poor ventilation in the workplace has been existing for decades in Taiwan. The hazardous substances in the air of the workplace are frequently ingested by the workers and induce health problems. Besides, due to the pool ventilation the heat accumulated in the plants and building causes high indoor temperature which reduces the work efficiency. The present study used a commercial computational fluid dynamics (CFD) software to analyze the velocity and temperature fields of the natural ventilation technology using the chimney. Various design parameters were studied for the chimney-ventilated regular-height building with and without installing heat-generating machines indoors. Design guidelines were finally summarized. The design parameters for design considerations included: (1) the effect of building height and width on the induced inlet flow velocity and flow rate, (2) the effect of the chimney height on the induced inlet flow velocity and flow rate, (3) the height of the chimney facial wall on the leakage property of the chimney containment, (4) the appropriate location and number of the chimney, (5) the critical opening ratio of the inlet windows, (6) the appropriate arrangement method of the venetian blind installed at the inlet wall for reduction of recirculation bubble, (7) the arrangement methods should heat-generating machines were installed indoors. The above design guideline and optimized parameters provided designers to achieve high efficiency natural ventilation.

    摘要 Abstract 誌謝 目錄 符號索引 表圖索引 第一章 緒論 1.1 研究動機 1.2 文獻回顧 1.2.1 熱浮力驅動自然通風理論 1.2.2 太陽能煙囪 (Solar chimney) 1.2.3 百葉窗 1.2.4 雙層中空外牆 1.2.5 工業通風 第二章 電腦模擬與計算方法 2.1 計算流體力學軟體 2.2 模型幾何形狀與尺寸 2.3 參數設定 2.4 網格獨立性與計算域測試 第三章 基礎模型模擬 3.1 基礎模型速度場 3.1.1 側視立面速度場特徵 3.1.2 俯視水平面速度場特徵 3.1.3 端視立面速度場特徵 3.2 基礎模型溫度場 3.2.1 側視立面溫度場特徵 3.2.2 俯視水平面溫度場特徵 3.2.3端視立面溫度場特徵 3.3 討論 第四章 廠房高度、寬度與煙囪高度的影響 4.1 廠房高度 4.1.1 側視立面速度場特徵 4.1.2 俯視水平面速度場特徵 4.1.3 端視立面速度場特徵 4.1.4 側視立面溫度場特徵 4.1.5 俯視水平面溫度場特徵 4.1.6 端視立面溫度場特徵 4.2 廠房寬度 4.2.1 側視立面速度場特徵 4.2.2 俯視水平面速度場特徵 4.2.3 端視立面速度場特徵 4.2.4 側視立面溫度場特徵 4.2.5 俯視水平面溫度場特徵 4.2.6 端視立面溫度場特徵 4.3 煙囪高度 4.3.1 速度場特徵 4.3.2 溫度場特徵 4.4 討論 第五章 煙囪設計 5.1單支煙囪入口面牆速度與溫度場 5.1.1 側視立面速度場特徵 5.1.2 俯視水平面速度場特徵 5.1.3 端視立面速度場特徵 5.1.4 側視立面溫度場特徵 5.1.5 俯視水平面溫度場特徵 5.1.6 端視立面溫度場特徵 5.1.7 討論 5.2 單支煙囪擺至於廠房後方中間改變煙囪與牆壁間距 5.2.1 側視立面速度場特徵 5.2.2 俯視水平面速度場特徵 5.2.3 端視立面速度場特徵 5.2.4 側視立面溫度場特徵 5.2.5 俯視水平面溫度場特徵 5.2.6 端視立面溫度場特徵 5.2.7討論 5.3 單支煙囪擺置於廠房後方角落改變煙囪與牆壁間距 5.3.1 側視立面速度場特徵 5.3.2 俯視水平面速度場特徵 5.3.3 端視立面速度場特徵 5.3.4 側視立面溫度場特徵 5.3.5 俯視水平面溫度場特徵 5.3.6 端視立面溫度場特徵 5.3.7討論 5.4 多支煙囪擺置於廠房後方改變煙囪間距 5.4.1 側視立面速度場特徵 5.4.2 俯視水平面速度場特徵 5.4.3 端視立面速度場特徵 5.3.4 側視立面溫度場特徵 5.4.5 俯視水平面溫度場特徵 5.4.6 端視立面溫度場特徵 5.4.7討論 第六章 入口牆與窗戶設計 6.1 入口牆高度 6.1.1 側視立面速度場特徵 6.1.2 俯視水平面速度場特徵 6.1.3 端視立面速度場特徵 6.1.4 側視立面溫度場特徵 6.1.5 俯視水平面溫度場特徵 6.1.6 端視立面溫度場特徵 6.1.7 討論 6.2 開窗率 6.2.1 側視立面速度場特徵 6.2.2 俯視水平面速度場特徵 6.2.3 端視立面速度場特徵 6.2.4 側視立面溫度場特徵 6.2.5 俯視水平面溫度場特徵 6.2.6 端視立面溫度場特徵 6.2.7 討論 6.3 入口牆加裝百葉窗 6.3.1 百葉片角度= 0˚ 6.3.2 百葉片角度= 25˚、60˚ 6.3.3 百葉片角度= -30˚、-60˚ 6.3.4 討論 6.4 多層樓共用煙囪 6.4.1 多層樓共用煙囪速度場特徵 6.4.2 多層樓共用煙囪溫度場特徵 6.4.3 討論 第七章 發熱機檯設計擺放 7.1 稀疏型排列法 7.1.1 兩機檯之間在x方向的距離Dx 7.1.2 兩機檯之間在z方向的距離Dz 7.1.3 機檯與牆壁在z方向的距離Dz-wall 7.1.4 討論 7.2 緊湊型排列法 7.2.1 兩機檯之間在x方向的距離Dx 7.2.2 機檯與牆壁在z方向的距離Dz-wall 7.2.3 討論 第八章 設計準則與使用綱要 8.1 設計準則 8.1.1 廠房高度、寬度與煙囪高度 8.1.2 煙囪設計 8.1.3 窗戶與入口牆 8.1.4 多層樓共用煙囪 8.1.5 發熱機檯擺置 8.2 使用綱要 第九章 結論與建議 9.1 結論 9.2 建議

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    [9] 黃榮芳,林楷玲,許清閔,「工業通風—原理與實務」,中華環保衛生協會,2020。
    [10] Technical Reference:SOLIDWORKS FLOW SIMULATION 2016

    無法下載圖示 全文公開日期 2025/07/14 (校內網路)
    全文公開日期 2025/07/14 (校外網路)
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