2019年局部排气装置最低成本设计课件.ppt

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1、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-CycleCost）年成本（AnnualCost）壽期成本100100/1.1i=10%8100100/1.18年成本年投資成本A年成本初期成本PA=？P分期付款年運轉成本ACForCRF-ACF(AnnualCapitalFactor)orCRF(CapitalRecoveryFactor)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=10m導管風速v>搬運風

2、速vT=5m/s風量12m3/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=5.0m/s的最大管徑dmax：風量Q=12m3/min=12/60

3、=0.20m3/s導管最大斷面積Amax=Q/vT=0.20/5.0=0.04m2最大管徑dmax=(4Amax/p)1/2=0.226m計算步驟（2）令管徑為d（m）導管斷面積A=pd2/4(m2)=0.7854d2m2風量Q=0.20m3/s（給定）導管風速v=Q/A=0.20/(0.7854d2)=0.2546/d2m/s導管內動壓Pv=(v/4.04)2=0.003973/d4mmH2O計算步驟（3）導管全壓損失=fLPv/d=(0.03)(10)(0.003973/d4)/d=0.001192/d5mmH2O氣罩壓損=FhPv=(0.5)

4、(0.003973/d4)=0.001987/d4mmH2O局部排氣系統（導管+氣罩）的總壓損=0.001192/d5+0.001987/d4mmH2O計算步驟（4）假設排氣機置於管尾：排氣機進口處全壓=-總壓損=-0.001192/d5-0.001987/d4mmH2O排氣機出口全壓=導管動壓=0.003973/d4mmH2O（出口靜壓=0）FTP=排氣機出口全壓–排氣機進口全壓=0.003973/d4+0.001192/d5+0.001987/d4=0.001192/d5+0.005959/d4理論上，排氣機無論設於何處，FTP都一樣但上述的安

5、裝方式比較好想計算步驟（5）排氣機耗電功率=Q(m3/min)FTP/6120/h=(12)(0.001192/d5+0.005959/d4)/6120/0.5=(4.674/d5+23.37/d4)(10-6)kW排氣機每年用電度數=（排氣機耗電功率）（每年運轉時間）=(4.674/d5+23.37/d4)(10-6)(3600)=(1.683/d5+8.413/d4)(10-2)kW-h排氣機每年耗電成本（運轉成本）=(1.683/d5+8.413/d4)(10-2)(1.96)=(3.298/d5+16.49/d4)(10-2)元50%度電力

6、成本1.96元/kW-h計算步驟（6）計算投資成本：驅動裝置：(4.674/d5+23.37/d4)(10-6)(12000)=(5.609/d5+28.04/d4)(10-2)元導管材料面積：(管長)(周長)=pLd=p(10)(d)=31.42dm2導管成本：(31.42d)(2700)=(8.482)(104)d元總投資成本=(5.609/d5+28.04/d4)(10-2)+(8.482)(104)d元驅動裝置（排氣機、馬達等）成本12000元/kW周長=pd導管管壁單位面積成本2700元/m2LdLpd計算步驟（7）計算ACF：年投資成本

7、=（總投資成本）(ACF)=[(5.609/d5+28.04/d4)(10-2)+(8.482)(104)d](0.1993)=(1.118/d5+5.588/d4)(10-2)+(1.69)(104)d元i=15%，n=10計算步驟（8）年成本C=年投資成本+年運轉成本=(1.118/d5+5.588/d4)(10-2)+(1.69)(104)d+(3.298/d5+5.497/d4)(10-2)=C=(4.416/d5+22.08/d4)(10-2)+(1.69)(104)dd=？時，年成本C=最小值用微分：求d=？時，dC/dd=0-1-1-

8、1計算步驟（9）xd6/16900d=？解非線性方程式疊代法Newton法疊代法隨便代入一個較合理的d於等號右邊先令d=d