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研究生:李正忠
研究生(外文):Lee,Cheng-Chung
論文名稱:美式圍網船冷凍系統中鈦管式冷凝器之研究
論文名稱(外文):Study on the Titanium Tube Condenser for Refrigeration System of Purse Seiner
指導教授:葉榮華葉榮華引用關係
指導教授(外文):Yeh,Rong-Hua
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄海洋科技大學
系所名稱:輪機工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:美式圍網船濃鹽水預冷滿載轉載
外文關鍵詞:purse seinerbrinepre-coolingfull catchingtransit cargo
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摘 要
美式圍網船是屬於一種資金與科技密集漁業,台灣美式圍網漁船數量約佔中西太平洋區域205艘之43%,約為88艘(其中34艘為國籍,另外54艘為外籍權宜船),每年國籍部份之漁獲量約20萬噸(2008年)佔遠洋漁業之最大宗。因此為其漁獲物之凍結成敗關係到交貨時魚體之賣相,其鮮度將影響價格及銷售額,故漁獲物的冷凍系統之設計,實為一大要務。
目前最新設計1100噸級圍網船之冷凍能力為220噸漁獲鰹魚經24小時由2℃之濃鹽水冷卻至-17℃(初期之濃鹽水溫度28℃先預冷至2℃),然後再移至乾艙凍結室-40℃後繼續保冷-40℃。設計之漁艙容積約1485 m³,滿載漁獲重量約935.55噸(ρ=0.63 T/ m³),平均每個月滿載及轉載一次。
本文將探討美式圍網船主要冷凍設備,由冷卻面積98.1m2鈦管式冷凝器762mmψ×2670mmFL(Full length),取代原設計冷卻面積185m2鋼管式冷凝器974mmψ×5072mmFL,雖然其體積、冷卻面積不同,但因鈦管式的總括熱傳遞係數較佳,因此擁有更佳的冷凝餘裕,且使用年限約20~30年,較鋼管式之使用期限更長,更具經濟效益。

關鍵字:美式圍網船、濃鹽水、預冷、滿載、轉載。
The purse seiner is one of the fishing vessels with lots of capital and technology in fishery industries. In west Pacific Ocean, there are 205 American Purse Seiner vessels, of which 88 vessels belong to Taiwan ship-owners (34 vessels are registered in Taiwan others are convenience flag ships). It almost occupies approximately 43 percents. The annual catching of these 34 Taiwan vessels is about two hundred thousand tons, and this is the largest amount in Taiwan deep-sea fishery. The most influential effect of the fish price depends on its fresh condition which can be well tackled by refrigerating the captured fish in best freezing condition. Thus, the design of the freezing system is of paramount importance.
A 1100-ton Purse Seiner vessel of the latest design was to achieve cooling approximately 220 tons of fresh cargo (skip jack) from 2°C to -17°C within 24 hours with the aid of brine. After that, the skip jacks are moved to the dry hold and are maintained at about -40°C. The designed cargo capacity were about 1485 cubic meters, and the Purse Seiner vessel can accommodate 935.55tons (ρ=0.63 T/m3 ) at full catching and transits cargo to another vessel one time per month.
This article investigates the latest condenser in a refrigerating system of Purse Seiner vessels. Nowadays, the condenser uses pure titanium tubes to replace the traditional steel tubes. Though the titanium condenser has the heat transfer area much smaller than that of the steel-tube condenser, the two condensers possess almost equivalent heat transfer performance. In addition, the former has larger margin in condensing because of its greater overall heat transfer coefficient. Moreover, it is reported that the service life of titanium tube is about 20-30 years.
Key words : purse seiner, brine, pre-cooling, full catching, transit cargo
目 錄
致謝辭------------------------------------------------------Ⅰ
中文摘要----------------------------------------------------Ⅱ
英文摘要----------------------------------------------------Ⅲ
目錄--------------------------------------------------------Ⅳ
表目錄------------------------------------------------------Ⅵ
圖目錄------------------------------------------------------Ⅶ
附表目錄----------------------------------------------------Ⅷ
附錄圖目錄--------------------------------------------------Ⅸ
符號說明--------------------------------------------------XI
第一章 緒論--------------------------------------------------1
1.1美式圍網船一般佈置及漁撈作業流程----------------------1
1.2冷凍設計之條件、冷凍設備及漁艙隔熱材-----------------14
1.3研究動機---------------------------------------------26
1.4研究目的---------------------------------------------27
第二章 鋼管式冷凝器與鈦管式冷凝器之分析比較-----------------29
2.1鋼管式冷凝器之介紹-----------------------------------29
2.2鈦管式冷凝器之介紹-----------------------------------34
2.3鋼管式冷凝器與鈦管式冷凝器規格之比較-----------------38
第三章 冷凝器熱傳分析---------------------------------------41
3.1總括熱傳遞係數----------------------------------------42
3.1.1 積垢因子-----------------------------------------44
3.2對數平均溫差法(LMTD)--------------------------------47
3.2.1 過熱回降-----------------------------------------48
3.3管子內液體的熱傳遞與壓力降--------------------------51
3.4殼中液體的熱傳遞與壓力降----------------------------53
3.4.1 凝結係數-----------------------------------------54
第四章 鋼管與鈦管冷凝器之熱傳分析-------------------------56
4.1 LMTD對數平均溫差法計算分析--------------------------59
4.2 總括熱傳遞係數計算分析-------------------------------61
4.3計算結果與討論---------------------------------------65
第五章 結論與建議-------------------------------------------67
參考文獻----------------------------------------------------71
附錄一------------------------------------------------------73
附錄二 F/V DISCOVERY 101 (H088) 新船建造過程----------------78















表 目 錄
表1-1 氯化納(NaCl)水溶液物性表-----------------------------13
表1-2 漁艙隔熱材料表----------------------------------------22
表2-1 金屬元素之電動勢序列----------------------------------37
表2-2 鋼管式冷凝器與鈦管式冷凝器之比較表--------------------38
表3-1 標準積垢因子表----------------------------------------45
表4-1 鋼管殼管式冷凝器的操作溫度及鋼管規格表----------------56
表4-2 鈦管殼管式冷凝器的操作溫度及鈦管規格表----------------56
表4-3 鋼管式與鈦管式冷凝器的計算一覽表---------------------57
表4-4 鋼管式與鈦管式冷凝器的計算一覽表----------------------57
表5-1 鋼管式與鈦管式冷凝器優缺點比較表----------------------67
表5-2 鋼管式冷凝器更換冷卻管與首次採用鈦管式費用比較表------69













圖 目 錄
圖1-1 圍網船一般佈置圖---------------------------------------4
圖1-2 投網作業示意圖-----------------------------------------9
圖1-3 締括作業示意圖----------------------------------------10
圖1-4 冷凍系統管路圖----------------------------------------25
圖1-5 2008年漁獲量統計圖------------------------------------27
圖2-1 鋼管式冷凝器------------------------------------------29
圖2-2 鋼管式渦流腐蝕----------------------------------------31
圖2-3 止漏塞(橡膠)----------------------------------------33
圖2-4 止漏塞(鋼製)------------------------------------------33
圖2-5 鈦管式冷凝器------------------------------------------34
圖2-6 鈦管式冷凝器外形圖------------------------------------35
圖2-7 殼管式鋼管冷凝器--------------------------------------39
圖2-8 鍍鋅鋼冷卻管------------------------------------------39
圖2-9 殼管式鈦管冷凝器--------------------------------------40
圖2-10 鈦金屬冷卻管-----------------------------------------40
圖3-1 U型殼管式冷凝器示意圖---------------------------------41
圖3-2 在冷凝器內冷媒與水之間的熱交換示意圖------------------42
圖3-3 在冷凝器內平行流與逆向流之溫度分佈曲線----------------47
圖3-4 冷凝器中冷熱流體的溫度分佈----------------------------48
圖3-5 修正因子圖例 2 pass----------------------------------50
圖3-6 修正因子圖例 4 pass-----------------------------------50
圖3-7 鉛直板上的凝結----------------------------------------54


附 表 目 錄
附表1 鈦管式冷凝器材質檢查證明書----------------------------73
附表2 海水中各種金屬電位列表--------------------------------74
附表3 鈦與其它金屬耐蝕性比較表------------------------------75





















附 錄 圖 目 錄
附錄圖1 F/V DISCOVERY 101(H088)開工典禮(2010.01.20)--------78
附錄圖2 F/V DISCOVERY 101之部分BLOCK建造中----------------78
附錄圖3 F/V DISCOVERY101雙重底BLOCK組合中-----------------79
附錄圖4 F/V DISCOVERY 101部份鹽水艙-------------------------79
附錄圖5 F/V DISCOVERY 101艉部BLOCK--------------------------80
附錄圖6 F/V DISCOVERY 101艏部BLOCK-------------------------80
附錄圖7 F/V DISCOVERY 101機艙組合中-1----------------------81
附錄圖8 F/V DISCOVERY 101機艙組合中-2----------------------81
附錄圖9 F/V DISCOVERY 101之艏甲板製造中--------------------82
附錄圖10 F/V DISCOVERY 101之BLOCK組合中-------------------82
附錄圖11 F/V DISCOVERY 101之艏BLOCK組合中------------------83
附錄圖12 F/V DISCOVERY 101之艉BLOCK組合中------------------83
附錄圖13 F/V DISCOVERY 101採用之鈦冷凝器--------------------84
附錄圖14 F/V DISCOVERY 101鈦冷凝器端蓋保護鋅塊--------------84
附錄圖15 F/V DISCOVERY 101 4廻路冷卻海水檔板----------------85
附錄圖16 F/V DISCOVERY 101鈦管式冷凝器與中間冷卻器----------85
附錄圖17 F/V DISCOVERY 101安裝單段冷凍機 x 3組--------------86
附錄圖18 F/V DISCOVERY 101安裝雙段冷凍機 x 2組--------------86
附錄圖19 F/V DISCOVERY 101之鹽水冷卻器安裝後----------------87
附錄圖20 F/V DISCOVERY 101捩液器(左)及手動排氣器(右)----87
附錄圖21 F/V DISCOVRY 101之主配電盤-------------------------88
附錄圖22 F/V DISCOVERY 101之直昇機停機坪-------------------88
附錄圖23 F/V DISCOVERY 101下水典禮(2010.07.28)--------------89
附錄圖24 F/V DISCOVERY 101下水進行中-----------------------89
附錄圖25 F/V DISCOVERY 101試網中----------------------------90
附錄圖26 F/V DISCOVERY 101之1號大艇試俥中-----------------90
附錄圖27 F/V DISCOVERY 101捲網中---------------------------91
附錄圖28 F/V DISCOVERY 101試網後返港-----------------------91






























符 號 說 明
Ai 管內總表面積(m2)
Am 平均總表面積(m2)
Ao 管外總表面積(m2)
Cp 流體的比熱(J/kg•K)
D 管子的內徑(m)
L 管子的長度(m)

普朗特數

水側冷凝熱傳量(kcal/h)

單位面積冷凝熱傳量(kcal/m2•h)

雷諾數
U 總括熱傳遞係數(m2.K/W)

管子在內表面積的總括熱傳遞係數(W/m2•K)

管子在外表面積的總括熱傳遞係數(W/m2•K)
V 流體的平均速度(m/s)
f 摩擦因數(無因次)
g 重力加速度(9.81 m/s2)
h 熱對流係數(W/m2•K)
hi 管子內面的熱傳遞係數(W/m2•K)

鉛直板上的局部凝結係數(W/m2•K)

氨汽潛熱(J/kg)
ho 管子外面的熱傳遞係數(W/m2•K)
k 金屬的導熱係數(W/m•K)
ti 水溫度(℃)
tis 管子的內表面溫度(℃)
to 冷媒溫度(℃)
tos 管子的外表面溫度(℃)
μ 流體的黏度(Pa•s)
μ 流體在統體溫度的黏度(Pa•s)
μw 流體在管壁溫度的黏度(Pa•s)
q 熱傳遞係數(W)
x 管子厚度(m)

壓力降(Pa)

氨汽與鉛板之間的溫度差(K)
ρ 流體的密度(kg/m3)
參考文獻
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6. J.P. Holman,Heat Transfer 8/E, McGraw-Hill Companies,(2000)
7. Wilbert F. Stoecker & Jerold W. Jones,Refrigeration and Air Conditioning, 2/E,pp.285-304.(1982)
8. Bell,K.J., “Exchanger Design Based on the Delaware Research
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9. Mueller,A.C., “Condensers”Heat Exchanger Design Hand Book,
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10.王啟川,冷凝器設計,五南圖書出版公司,48頁,(2007)
11.周明宏,殼管式冷凝器設計探討,碩士論文,國立台灣海洋大學,
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12.蔡慶錞,殼管式與板式冷凝器熱傳分析,碩士論文,國立台灣海洋大學
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13.潘智琳,低溫物流系統冷凍貨櫃溫度管理之研究,碩士論文,國立台灣
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