簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 吳鈴玉
Wu, Ling-Yu
論文名稱: 熱交換網路原理應用於溫泉資源規劃之研究
The study of the principle of heat exchanger network applied to rectify the usage of hot spring resources.
指導教授: 吳榮華
Wu, Rong-Hwa
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 119
中文關鍵詞: 溫泉資源熱交換網路熱交換
外文關鍵詞: hot spring resources, heat exchanger network, heat exchange
相關次數: 點閱:91下載:7
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 灣的溫泉資源豐富,發展觀光之潛力無窮,被列為政府推動挑戰2008觀光倍增計畫的主要項目之一。然而台灣的溫泉業者為了節省成本,未考慮節能及永續利用之概念,使得現今之溫泉觀光風景區多存有溫泉資源衰竭、紊亂的管線架設、不當地大量排放熱水與超抽而造成之生態改變…等問題。
    經濟部水利署於民國92年6月3日立法通過之「溫泉法」是台灣溫泉資源永續經營的起步,為了提升溫泉資源的經濟效益,在地質開發條件、開發規模與管線佈置之規劃…等諸面向皆應有更詳實的調查與理論發展。
    本研究延伸應用化工領域之熱交換網路原理,分別以金崙與和美溫泉區為例,對溫泉使用之多樣化需求(熱湯、冷湯與煮蛋池…等),作引水換熱之模擬規劃,探討其在能源之節約、熱能之有效回收利用與改善廢熱排放造成的環境衝擊等方面之助益,茲分述研究結果如下:
    能源之節約:經過本研究熱交換網路之規劃模擬,金崙溫泉區約有84%的加熱需求可以由熱交換的方式滿足,約有13%的冷卻需求可以由熱交換的方式滿足;和美溫泉區最多約有78%的加熱需求可以由熱交換的方式滿足,最多約有29%的冷卻需求可以由熱交換的方式滿足。
    熱能之有效回收利用:本研究之模擬規劃結果,金崙溫泉區未出現廢熱回收之路徑,而和美溫泉區在操縱變因最小趨近溫度 (ΔTmin)為10℃時,出現廢熱回收路徑(第七道熱物流與第四道冷物流之熱交換),回收量為16.8KW,達成廢熱回收利用之目標。
    廢熱排放造成環境衝擊之改善:經由熱交換網路之設計規劃,每一道物流皆須降至常溫再行排放,實可有效舒緩廢熱對於環境之衝擊。
    本論文為嘗試性之研究創作,初步延伸應用熱交換網路原理於溫泉資源之規劃的結果,頗具有正面效益;而由於溫泉資源之規劃深具彈性,期盼在後續研究中,能利用此一特性進一步規劃最佳之熱交換網路的合成,並加入成本計算,作可行性之分析。

    Hot spring resources of Taiwan is abundant, and the Government classified it as one of the main projects planned to double the income of the tourism business in 2008. However, to save cost, the venders of hot spring in Taiwan had not considered about the energy-conservation and sustainable utilization. There are many issue arose nowadays, such as: resource depleted, disorderly pipeline erected, and excessively discharge of hot water.
    Water Resources Agency promulgated Hot Spring Act on 3rd June, 2003, to enhance sustainable use of hot spring resource. However we should keep on making efforts at geological data analyzed, available development scale assayed and the layout of the pipeline erected etc. to appreciate the hot spring resources.
    This study applies the principle of heat exchanger network used in the chemical field to rectify the usage of the hot spring resources by taking Jin-Lun hot spring garden and He-Mei hot spring garden as case study. Effects of thrift of the energy, the reclamation of heat and the improvement of excessively discharge of hot water are analysed.
    Major results of the study are as follows :
    Thrift of the energy: There is nearly 84% of heating demand and nearly 13% of cooling demand can be left out in Jin-Lun hot spring garden. And there is at most 78% of heating demand and at most 29% of cooling demand can be left out in He-Mei hot spring garden. It does work at both two cases.
    The reclamation of heat : There is no effect of reclamation of heat in the Jin-Lun hot spring garden. But there is 16.8KW of reclamation of heat in He-Mei hot spring garden. It works in He-Mei area.
    The improvement of excessively discharge of hot water : Depend on the heat exchanger network, each streams discharged to the nature must be dropped down the temperature to the normal atmospheric one. This way really can lower the impact to the environment in any case.
    This research applies heat exchanger network used in the chemical field to another one. Nowadays we find the good effects at the extension of rectifying the usage of hot spring resource, and the good opportunity to make properly arranged. Follow-up study can make use of this characteristic and combine the cost calculation to devise the best layout of heat exchanger network.

    誌 謝 I 摘 要 II 英文摘要 III 目 錄 V 圖 目 錄 VI 表 目 錄 VIII 第一章 緒 論 1 第一節 研究動機 1 第二節 研究方法與目的 1 第三節 研究範圍與限制 2 第四節 研究流程與架構 3 第二章 台灣的溫泉背景 5 第一節 地質條件 5 第二節 開發利用沿革 5 第三節 種類與分布 7 第四節 溫泉區之環境問題 10 第五節 溫泉法規 11 第六節 未來願景 12 第三章 文獻回顧 14 第一節 溫泉與環境 14 第二節 熱交換網路 20 第三節 SUPERTARGET熱交換網路設計軟體簡介 21 第四章 熱交換網路原理 23 第一節 複合曲線(Composite Curves) 23 第二節 熱回收狹點(The Heat Recovery Pinch) 31 第三節 網格圖(Grid Diagram)與熱交換網路的合成 35 第五章 理論應用與結果 38 第一節 物流資料之建立 38 第二節 狹點分析 45 第三節 熱交換網路之合成 50 第四節 結果分析 58 第六章 結論與建議 63 第一節 結論 63 第二節 建議 66 參考文獻 67 附錄一 金崙溫泉區,ΔTmin=10℃~30℃之冷、熱複合曲線 70 附錄二 和美溫泉區,ΔTmin=10℃~30℃之冷、熱複合曲線 75 附錄三 金崙溫泉區之熱交換網路合成 80 附錄四 和美溫泉區之熱交換網路合成 100

    1. 王文漢,2002,「溫泉水泉登記與管理」,溫泉資源開發技術與保育管理研討會論文集,p127-136。
    2. 田炎欣,2003,「談台灣溫泉產業現況」,節水季刊,p24-28。
    3. 何逢洲,2003,「談溫泉法對溫泉產業之衝擊」,水利產業報導,p40-43。
    4. 沈方正,1991,知本老爺大酒店投資報告書。
    5. 吳琬瑜,1997,「再會吧!溫泉鄉的溫柔」,天下雜誌,p182-187。
    6. 李振誥、馬惠達,2002,「金崙與和美福隆地區溫泉資源探勘分析與檢討」,溫泉資源開發技術與保育管理研討會論文集,p157-194。
    7. 高國忠,2002,「溫泉資源鑽井及開發技術」,溫泉資源開發技術與保育管理研討會論文集,p53-68。
    8. 陳肇夏,2000,「溫泉及地熱資源」,台灣能源礦產及地下水資源,p142-160。
    9. 陳振聲,2001,「溫泉與健康」,旅遊健康學刊,p12-15。
    10.陳伸賢,2003,「嘉南科大溫泉研發中心啟用」,中國時報,十二月十日。
    11.張寶堂,1995,「台灣溫泉與地熱探勘」,能源資源與環境,p35-42。
    12.張寶堂,2004,「溫泉開發區環境問題之探討」,第一屆資源工程研討會論文集,p757-765。
    13.溫子文,2003,「溫泉業永續經營與水質管理之重要性」。
    14.溫紹炳,2002,「台灣溫泉資源之成因分布與調查」,溫泉資源開發技術與保育管理研討會論文集,p17-38。
    15.鄧博維、葉義章,2002,「溫泉與觀光資源之永續經營」,溫泉資源開發技術與保育管理研討會論文集,p1-15。
    16.劉進金、周順安、曾鈞敏、譚義績,2002,「溫泉資源之保育與管理」,溫泉資源開發技術與保育管理研討會論文集,p145-156。
    17.藍如瑛,2003,「坐擁森林與溫泉的大阪根」,水利產業報導,p40-43。
    18.Boland, D., & Linnhoff, B. (1979), The Preliminary Design of Networks for Heat Exchanger by Systematic Methods, The Chemical Engineer,222.
    19.Grossmann, I. E., and Kravanja, Z.(1995), Mixed-integer Nonlinear Programming Techniques for Process Systems Engineer. Suppl. of Comp. and Chem. Engng., Vol.19, S189-S205.
    20.Hobmann, E. C., and Lockhart, F. J. (1976), Optimum Heat-Exchanger Network Synthesis, Paper presented at the 82nd, National Meeting of the American Institute of Chemical Engineers, Atlantic City, N.J.
    21.Jezowski, J.(1994), Heat Exchanger Network Grassroot and Retrofit Design. The Review of The State-of-the-Art:Part Ⅰ. Heat Exchanger Network Targeting and Insight Based Methods of Synthesis, Ind. Chem., Vol.4, 279-294.
    22.Kobayashi, S., Umeda, T., and Lchikawa, A.(1971), Synthesis of Optimal Heat-Exchange Systems: An Approach by the Optimal Assignment in Linear Programming, Chem. Eng. Sci. 26:1841.
    23. Linnhoff, B., Ahmad, S., and Smith, R.(1990), Cost Optimum Heat Exchanger Networks, Part Ⅱ:Targets and Design for Detailed Capital Cost, Computer & Chem. Engng., Vol.14, No.7, 751-767.
    24.Linnhoff, B.(1993), Pinch Analysis, A State-of-the-Art Overview, Trans. IChemE., Vol.71, Part A, 503-522.
    25.Linnhoff, B., and Flower, J. R.(1978), Synthesis of Heat Exchanger Networks:I. Systematic Generation of Energy Optimal Networks? AIChE J., Vol.24, 633-642.
    26.Linnhoff, B., and Hindmarsh, E.(1982), The Pinch Design Method of Heat Exchanger Networks, Chemical Engineering Science.
    27.Linnhoff, B., and Townsend, D. W.(1982), Designing total energy systems, Chem. Engng. Prog., Vol.78, 72-80.
    28.McGalliard, R. L., and Westerberg, A.W.(1972), Structural Senstivity Analysis in Design Synthesis, Chem. Eng. J.4:127.
    29.Nelson, W. L.(1945), Oil and Gas Journal , 147.
    30.Ranz, W. E.(1970), Describing Chemical Engineering Systems, New York:McGraw-Hill.
    31.Rudd, D. G., Powers, G. J., and Siirola, J.J.(1973), Process Synthesis, Englewood Cliffs, N. J.:Prentice-Hall.
    32. Smith, J. M.(1971), Chemical Engineering Kinetics , second edition. New York:McGraw-Hill.
    33.Smith, R.(1995), Chemical Process Design, New York:McGraw-Hill.
    34.Umeda, T., Ttoh, J., and Shiriko, K.(1977), Heat Exchanger System Synthesis by Thermodynamic Approach roc. Pacif. Chem. Engng. Cong., Vol.2,1216-1223.

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-08-30公開
    QR CODE