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研究生：	王仁宏 Wang, Jen-Hung
論文名稱：	密閉式循環柴油引擎發電系統機組化之性能、噪音與振動之研究 The performance, noise and vibration for a unit of a CCDE electric-generation system
指導教授：	吳鴻文 Wu, Horng-Wen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 造船及船舶機械工程學系 Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年：	2003
畢業學年度：	91
語文別：	中文
論文頁數：	103
中文關鍵詞：	密閉式循環柴油引擎
外文關鍵詞：	closed cycle diesel engine
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近年由於對海洋環境及海底資源的探索，密閉式循環柴油引擎（CCDE）系統不再侷限在軍事工業上，且加上技術上的突破，CCDE系統的發展力更大。因此如何將引擎排氣特殊處理作為再循環氣體，並經由實驗調整出，適合與排氣混合的氧氣濃度值。且進行討論CO/HC/CO2，Smoke和NOX對引擎系統的性能影響。
本研究係建立密閉式循環柴油引擎系統，並針對該系統的暫態和穩定運轉等操作模式，進行瞭解引擎運轉性能
。由於單人水下載具要求的動力源體積不能太大，所以本文係針對密閉式循環柴油引擎的縮小機組化運轉性能加以探討，控制KOH濃度與氧氣濃度，並且量測CO2/ HC/CO，Smoke和NOX等污染物進行密閉式柴油引擎運轉性能分析求得較佳的運轉條件，配合防振與消音器材，進行振動與噪音的量測與分析改善，再加上引擎運轉控制系統以期能提供低噪音高安全性且有足夠的能源供應負載使用。

本研究的成果如下：
1.將系統機組化使體積大幅減小，成功地將系統製成直徑
90cm、長度380cm的圓桶，桶內包含引擎、CO2吸收系、
氧氣蒸發器、汽水分離器、廢氣冷卻器、氧氣櫃、KOH循
環水泵、氧氣與惰性氣體混和桶等。
2.第一代CO2吸收系統為227.11公升但是系統運行不順只可
以10分鐘；第二代CO2吸收系統為261.6公升系統可以運
行四小時，本研究系統為233.45公升使用KOH水溶液30％
將CO2控制在2.5％以下運行5小時，CO2吸收系統大幅減
小體積且運行狀況更佳。
3.根據實驗結果發現引擎排氣經過CO2吸收系統，確實能夠
降低各污染值（CO/HC/CO2，Smoke和NOX）。且只要控制
氧氣濃度與CO2濃度就能確保引擎能夠長時間穩態運轉。
4.使用胴管式廢氣冷卻器，增加冷卻效率，提升KOH水溶液
吸收CO2濃度效率，增長系統運作時間。
5.加裝操控盤、PLC溫度監視系統與PLC氧氣控制系統，增
加人員操作性與安全性。
6.加裝防振軟墊與隔音泡棉，使CCDE系統運行振動與噪音
減小，增加其安全性與人員操作舒適性。

摘要.........................................I
目錄.......................................III
表目錄.....................................VII
圖目錄....................................VIII 
符號說明...................................XIV

第一章  緒論.................................1

1－1  前言...................................1
1－2  文獻回顧...............................7
1－3  研究方向及貢獻........................10

第二章  柴油引擎之運轉性能分析..............17

2－1  上死點（TDC）位置的決定...............17
2－2  引擎熱釋放率計算模式..................18
2－3  柴油引擎之燃燒過程....................23
2－4  排氣污染之探討........................24
2－5  系統穩態運轉分析......................27
2－6  濕式噴霧法應用於CCDE系統之探討........29
2－7  振動與噪音理論應用於CCDE發電系統之探討
...........................................33
2－7－1  振動理論...........................34
2－7－2  噪音理論...........................36

第三章  實驗設備和實驗步驟..................39

3－1－1  實驗設備圖.........................39
3－1－2  實驗設備規格.......................39
3－2  密閉式循環柴油引擎系統機組化之建立....42
3－3  密閉式循環柴油引擎實驗各系統介紹......43
3－3－1  實驗引擎之介紹.....................43
3－3－2  排氣系統與氧氣供應系統介紹.........44
3－3－3  冷卻系統介紹.......................48
3－3－4  KOH噴灑系統介紹....................50
3－3－5  汽水分離系統介紹...................50
3－3－6  CCDE全程監測系統介紹...............50
3－3－7  隔音與防振設備介紹.................51
3－4  密閉式循環柴油引擎實驗數據之量測......52
3－4－1  區柄角之量測.......................52
3－4－2  汽缸壓力之量測.....................52
3－4－3  轉速、馬力輸出與負載之量測.........52
3－4－4  噴油壓力設定與量測.................53
3－4－5  O2之量測...........................53
3－4－6  碳煙（SMOKE）濃度之量測............54
3－4－7  CO2/CO/HC之量測....................54
3－4－8  NOX之量測..........................55
3－4－9  制動耗油率（bsfc）之量測...........55
3－4－10 噪音之量測........................55
3－4－11 振動之量測........................56
3－5  實驗步驟..............................56
3－6  實驗進行注意事項......................58

第四章	結果與討論..........................80

4－1  穩態運轉下不同參數與引擎排氣污染物Smoke
的關係.....................................80
4－1－1  開放系統下引擎排氣污染物Smoke的關係...........................................80
4－1－2  密閉系統下引擎排氣污染物Smoke的關係...........................................81
4－2  穩態運轉下不同參數與引擎排氣污染物CO2的
關係.......................................81
4－2－1  開放系統下引擎排氣污染物CO2的關係...........................................81
4－2－2  密閉系統下引擎排氣污染物CO2的關係...........................................81
4－3  穩態運轉下不同參數與引擎排氣污染物HC的
關係.......................................81
4－3－1  開放系統下引擎排氣污染物HC的關係
...........................................82
4－3－2  密閉系統下引擎排氣污染物HC的關係...........................................82
4－4  穩態運轉下不同參數與引擎排氣污染物CO的
關係.......................................82
4－4－1  開放系統下引擎排氣污染物CO的關係...........................................83
4－4－2  密閉系統下引擎排氣污染物CO的關係...........................................83
4－5  穩態運轉下不同參數與引擎排氣污染物NOX的
關係.......................................83
4－5－1  開放系統下引擎排氣污染物NOX的關係...........................................84
4－5－2  密閉系統下引擎排氣污染物NOX的關係...........................................84
4－6  穩態運轉下不同參數與引擎制動比燃油消耗
率bsfc的關係...............................84
4－6－1  開放系統下引擎制動比燃油消耗率bsfc的
關係.......................................84
4－6－2  密閉系統下引擎制動比燃油消耗率bsfc的
關係.......................................84
4－7 排氣處理CO2濃度2.5％以下之運轉性能測試...........................................85
4－8 密閉式下穩態運轉不同參數與振動的關係...........................................85
4－9  密閉式下穩態運轉不同參數與噪音的關係...........................................85

第五章	結論................................99

參考文獻..................................101
                                    

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校內：立即公開
校外：2003-08-26公開

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