臺灣博碩士論文加值系統

本研究設計一套利用抽動地下水與放置在水井中之熱交換器冷卻循環系統，透過現地實驗及室內實驗之方式，探討以循環式地下水取代冷卻水塔作為散熱媒介之可行性研究。研究重點在於熱交換過程中循環冷卻水溫度與地下水溫度之間的關係，針對循環冷卻水及抽水流量進行討論。由現地試驗結果顯示，若冷氣機開啟，且井內地下水呈靜止狀態，則短時間內井水溫度將迅速上升至熱交換器無法運作狀態；然而一旦抽水使地下水流動，則井水溫度將迅速下降至穩定，亦即使熱交換器達持續運作狀態，穩定後僅較試驗前之溫度高約1～2℃。由此試驗結果顯示地下水可穩定將熱量帶出，達到取代冷卻水塔的功用。室內試驗則藉由改變冷卻水形式，找出冷卻水、溫差與熱交換器之間的關係，由試驗結果得知未抽水時的熱交換器冷卻能力決定試驗進行抽水的時間，冷卻能力越差，則在短時間內即需進行抽水，以提高熱交換器的冷卻能力。由試驗結果得知若穩定抽出之地下水溫度穩定維持於較之前高約1～2℃，則可估算滿足此工法之最低抽水量，作為日後參考的依據。

This research develops a system which uses circulating groundwater to cool down a heat exchanger of air conditioner installed in a well to replace commonly used cooling towers. The main topics studied is the relationship between the temperature of cooling water and the temperature of groundwater at the process of heat exchanging. The test results indicate that if air conditioner is running and the groundwater in the well is not circulating, the temperature of groundwater will arise rapidly. However, once the groundwater starts circulating; the temperature of groundwater in the well will decrease steadily to a stable value and keep only 1 to 2 degrees Centigrade higher than the original temperature.
The relationship and temperature difference among cooling water, groundwater, and heat exchanger can be obtained by changing the cooling water supply from laboratory experiments. The result shows that the starting time of water pumping depends on the cooling ability of heat exchanger. While the ability of heat exchanger is not good, the pumping water must be started earlier. If the temperature of groundwater pumped from well increases about 1 to 2 degrees Centigrade, the minimum quantity of pumping water can be estimated from this study and for the reference of the future application.

目錄
中文摘要................................................Ⅰ
英文摘要................................................Ⅲ
誌謝....................................................Ⅴ
目錄....................................................Ⅶ
表目錄..................................................XI
圖目錄.................................................XⅡ
照片目錄................................................XX

第一章 緒 論........................................1
1.1 研究動機與目的.....................................1
1.2 研究內容...........................................2
第二章 文獻回顧........................................3
2.1 冷凍空調原理.......................................3
2.1.1 冷凍空調運作基本原理...........................3
2.1.2 冷氣機的基本配件...............................4
2.2 熱傳遞基本理論.....................................6
2.2.1 熱之傳遞方式...................................6
2.2.2 冷氣機與熱傳遞學的運用.........................8
2.3 冷卻水塔...........................................9
2.3.1 冷卻水塔運作原理...............................9
2.3.2 冷卻塔運轉概念................................10
2.4 熱交換器..........................................11
2.4.1 殼管式熱交換器之設計計算......................11
2.4.2 殼管式熱交換器的捷算法－Gilmour 捷算法........14
2.5 景美礫石層地下水特性..............................18
第三章 研究計畫.......................................20
3.1 現地試驗方法......................................20
3.2 現地試驗儀器與設備介紹............................22
3.2.1 空調系統......................................22
3.2.2 循環冷卻水系統................................23
3.2.3 熱交換器......................................23
3.2.4 地下水冷卻系統................................25
3.2.5 溫度量測系統..................................26
3.3 現地試驗流程......................................27
3.4 現地試驗場地介紹..................................27
3.5 室內試驗方法......................................28
3.6 室內試驗儀器與設備介紹............................31
3.6.1 電熱水器......................................31
3.6.2 冷卻水系統....................................32
3.6.3 熱交換器......................................33
3.6.4 地下水冷卻系統................................34
3.6.5 溫度量測系統..................................34
第四章 現地試驗結果與分析 ..........................36
4.1 改變循環冷卻水流量（Qh ，改變熱源）試驗結果........37
4.2 改變地下水抽水流量（QC ，改變冷源）試驗結果........42
4.3 現地試驗數據修正..................................43
4.4 數值模擬景美地下水層溫度擴散情形..................45
4.5 現地試驗綜合討論..................................48
第五章 室內試驗結果與分析 .........................49
5.1室內試驗1.........................................49
5.1.1 室內試驗1試驗結果............................50
5.1.2 室內試驗1初步討論............................51
5.2室內試驗2.........................................53
5.2.1 室內試驗2試驗結果............................53
5.2.2 室內試驗2初步討論............................55
5.3室內試驗3.........................................56
5.3.1 室內試驗3試驗結果............................56
5.3.2 室內試驗3初步討論............................58
5.4 室內試驗綜合討論..................................58
第六章 結 論.......................................60
6.1 結論 .............................................60
6.2 建議 .............................................62
參考文獻...............................................64

1.A. Bejan（1985）, Convection Heat Transfer , John Willy & Sons, Inc., New York.
2.A. J. Chapman（1987）, Fundamentals of Heat Transfer, Collier Macmillan, New York.
3.D.A. Nield and A. Bejan（1992）, Convection in Porous Media, Springer-Verlag New York Inc.
4.D. W. Taylor（1948）, Foundamentals of Soil Mechanics, John Willy & Sons, Inc., New York.
5.Electrical & Mechanical Services Department Hong Kong，（2000），“Agreement No. CE51/2000 Implementation Study for a District Cooling Scheme at South East Kowloon Development / Executive Summary”，Ove Arup & Partners Hong Kong Ltd / Consulting Engineers，http://www.emsd.gov.hk/emsd/e_download/pee/brochure16_000206eng.pdf
6.Gilmour.C.H. （1953）“Shortcut to Heat Exchanger desigh ”Pasrts 2 P226
7.Sichart,W. and Kyrieleis, W.（1930）, Grundwasser Absekungen bei Fundierungsarbeiten, Berlin.
8.W. M. Kays, M. E. Crawford and Bernhard Weigand（2005）, Convective Heat and Mass Transfer, 4th ed, McGraw-Hill.
9.王洪鎧 譯（1986），『基本冷凍空調學』，財團法人徐氏基金會出版。
10.張重湖 譯（1980），『家庭電器保養與修理』，財團法人徐氏基金會出版。
11.余富吉（1977），『家庭電器學』，中國電機技術出版社。P33~P35
12.王文博、胡興邦（1993），『冷凍空調原理（上）』，承美科技圖書有限公司出版。
13.王文博、胡興邦（1993），『冷凍空調原理（下）』，承美科技圖書有限公司出版。P8-26～P8-29
14.歐章煜（2002），『深開挖工程-分析設計理論與實務』，科技圖書出版。P368～P369
15.蕭明哲（1983），『冷凍空調概論』，全華科技圖書股份有限公司。
16.黃正雄、莊博雄 譯（1974），『換熱器之設計』，財團法人徐氏基金會出版。P87~P92
17.楊春欽 譯（1979），『熱傳遞學』，第四版，科技圖書股份有限公司出版。
18.石延平 譯（1985），『熱傳遞學』，中央圖書出版社。
19.張仲卿、侯順雄、張進寬、杜鳳棋（1997），『熱傳遞』，第四版，高立圖書有限公司出版。
20.『台北都會區捷運系統新莊線CK570G區段標工程，大橋國小站（O8）抽水試驗報告書』，（2003），榮民工程公司與日本奧村組營造株式會社。
21.賈儀平、張閔翔、劉文煜、賴典章，（1999），『台北盆地之地下水文地質研究』，經濟部中央地質調查所特刊，第十一號。
22.經濟部水資源局（2000），『台北盆地地下水位及水質檢測（一）』，農業工程研究中心，MOEA/WRB-890031V1。
23.經濟部水資源局（2001），『台北盆地地下水位及水質檢測（二）』，財團法人農業工程研究中心，MOEA/WRB-900011-V2。
24.經濟部水利署（2002），『台北盆地地下水位及水質檢測（三）』，財團法人農業工程研究中心，MOEA/WRB-910049V2。
25.『大橋國小地下水測站監測值報表』，（2003），環保署環境水體水質資料庫，http://alphapc.epa.gov.tw/cgi-bin/get_ugw_fixed?4221。
26.『廣泛使用淡水於節能空調系統的蒸發式冷卻塔先行性計畫』，（2000），香港機電工程署，http://www.emsd.gov.hk/emsd/c_download/pee/pilot.pdf。
27.曾迪華、游庶海、郭家倫、李欣怡，（2003），『冷卻用水回收利用之研究』，中央大學環境工程研究所水及廢水處理實驗室，http://w3.ev.ncu.edu.tw/w3backup/Accomplishment/result/tsheng/2.htm。
28.環保署，（2003），『水污染防治法』，環署水字第0920084786號令修正發布第二條條文，http://w3.epa.gov.tw/EpaLaw/doc/060060.doc。
29.台北市政府工務局衛生下水道工程處，（1998），『台北市下水道管理規則』，府法三字第8706148000號令發佈修正，http://www.sew.gov.tw/law03.ASP。