臺灣博碩士論文加值系統

隨著技術普及，工業上普遍使用空氣壓來做動力源，以降低成本以及提高產品之品質，現在氣壓技術已經是無可或缺的技術。氣壓系統皆有其最適當的操作壓力範圍，但在氣壓控制中，皆可能出現或多或少的壓力波動，太高壓力會造成能源損失以及磨耗，壓力太低則會造成效率不佳甚至影響運轉。因此空壓系統中都裝有調壓裝置以保持系統壓力之穩定，除此之外為了維持系統運轉品質及延長其使用壽命，還設有過濾裝置以降低氣壓中水分以及過濾雜質。
本研究利用流體力學計算軟體，分析調壓閥內部的流場，利用所得的流場壓力分佈，計算調壓桿的受力以作為設計調壓彈簧的基準。設計時根據閥門與閥座本體之開啟度、不同的進出口壓力以及調壓桿的受力為參數，使用最小平方誤差法計算最佳彈簧係數(k值)，本研究設定兩種出口壓力即200 kPa和400 kPa之情況下，改變入口的壓力，模擬結果證實本研究所設計出來的彈簧確實能達到穩壓的效果。
本研究也模擬了除濕器的流場，目前除溼的觀點是利用氣流的離心力來除去空氣中的水汽。本研究設定不同之導流片角度為參數，計算各點之切線速度，並比較其大小，發現當導流片角度越小，去除水分之效果越好，但相對所得到之壓降也越大。

Pneumatic system has been widely used in the industry as an essential power supply. For properly operating of the system, air pressure needs to be maintained at a stable range. However, air pressure is subject to change due to the load variation of the system. A pressure regulator is therefore installed to soothe the instability of the pressure.
Pressure regulator is controlled by two springs, which acting on the valve of the regulator adjusts valve position for pressure control. The purpose of thisresearch is to propose a design method to determine the spring constants for the pressureregulator. Pressure distribution obtained from computation is adopted for spring force balance. Least square method is used to obtain the adequate spring constants based on the opening of the vale and forces on the valve such that outlet pressure can be maintain at constant value. Two different values, i.e. 200kPa and 400 kPa are considered just for verification purpose.
To enhance the lifetime of the system, a de-humidifier is also installed to keep air clean and dry. It is believed that the de-humidifier creates a swirling velocity of the air thus generates centrifugal force to the water droplet for removing. This research adjusts the angle of the guide vane of the de-humidifier, and performs flow field simulation on the de-humidifier. The result shows that the smaller the angle of the guide vane is the larger its swirling velocity is, which could mean a better de-humidifying effect, however, larger pressure drop is obtained.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
第二章 空壓系統 5
2.1 空壓系統介紹 5
2.2 壓力控制閥 6
2.3 過濾系統 9
第三章 物理模型與理論 11
3.1 調壓閥模型設定 11
3.2 過濾裝置模型設定 14
3.3 統御方程式 18
3.4 邊界條件 19
第四章 CFD數值模擬軟體簡介 20
4.1 CFD 數值模擬軟體 20
4.2 有限體積法 20
4.3 SIMPLE 法則 21
第五章 調壓閥 23
5.1 調壓閥內部流場分析 23
5.2 彈簧k值計算 38
第六章 過濾系統流場分析 46
第七章 結論 54
參考文獻 56
附錄A 57
附錄B 58
附錄C 59
附錄D 60

1. 林昌勝，壓力補償式流量控制閥反應特性模擬分析，碩士論文，逢甲大學機械工程學系，台中(2001)
2. 陳玉清、詹文尊，實用空壓技術手冊，機械技術出版社(1989)
3. 許松培，實用氣壓學，全華出版社(1996)
4 唐建峰，流量控制閥動態分析-考慮彈簧調整機構，碩士論文，國立中興大學機械工程研究所，台中(1987)。
5. 賴耿陽，最新應用空氣壓學，復漢出版社(1993)
6. 鄭偉盛、劉家宏、鄭志聖，「氣壓調壓閥內部流場數值分析」，中國機械工 程學會第二十六屆全國學術研討會論文集，台南(2009)。
7. B.E. Launder, D.B. Spalding, "The numerical computation of turbulent flows", Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 3, pp. 269-289, (1974).
8. He, Z. C. "Experimental Research of Pressure Compensated Flow Control Valves", The BFPR Journal, vol.17, pp.357-362, (1986.)
9. J.P. ,Van Doormaal, Raithby, G..D. "Enhancements of the SIMPLE Method for Predicting Incompressible Fluids Flows",Numerical Heat Transfer, V1.7, pp.147 (1984).
10. S.V. Patankar, "Numerical Heat Transfer and Fluid Flow", Hemisphere Publishing Corporation, New York, (1980).