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研究生：	杜禹璋 Tu, Yu-Chang
論文名稱：	高效率曝氣機的設計 Design of a High Efficient Aerator
指導教授：	李森墉 Lee, Sen-Yung
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2019
畢業學年度：	107
語文別：	中文
論文頁數：	61
中文關鍵詞：	曝氣機、氣水混合泵浦、溶氧量、直流無刷馬達
外文關鍵詞：	aerator, air-water mixed pump, dissolved oxygen, DC brushless Motor
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本高效能曝氣機為一含上下兩層葉片的泵體，上層為空氣泵下層為水泵組合而成的氣水混合泵浦，被葉片推出的空氣與水在一文式管處混合後射出泵體，以提高溶氧量。本設計使用的動力是採用750W(1HP) 的直流無刷馬達，產生的氣泡為次毫米級，噴出的水氣柱可達13公尺。另外泵體可360度旋轉，經實驗量測後證實其所造成的曝氣效果為傳統水車的百倍以上。整體而言本設計兼具省電及超高增氧的效果。其將可大幅改善養殖環境、降低地層下陷、提高污水處理效
率並改善水質優養化的問題。
本設計沿用本論文指導教授李森墉博士與崑山科技大學教授林水木博士共同研發的氣水混合輸送泵浦，並參考崑山科技大學機械工程研究所許書政碩士論文[1]的設計推導
，然後由其結論修改成為本設計的高效率曝氣機。

The high-efficiency aerator is a pump with upper and lower blades. The upper layer is a air pump and lower layer is a water pump. The air and water pushed out by the blade and mixed at a pipe. It can increase the amount of dissolved oxygen. The power used in this design is a 750W (1HP) DC brushless motor that produces micron-sized bubbles and a jet of water up to 13 meters. In addition, the pump can be rotated 360 degrees. After the experimental measurement, it is proved that the aeration effect caused by it is more than 100 times that of the traditional waterwheel. Overall, this design has the effect of saving electricity and super high oxygen. It will greatly improve the breeding environment, reduce subsidence of the formation, and improve sewage treatment efficiency. Rate and
improve the problem of water eutrophication.
This design follows the guidance of Dr. Sen-Yung Lee and Dr. Shueei-Muh Lin and refer to the design derivation of Xu Shuzheng's master thesis of Kunshan University of Science and Technology. Then, We modified the size of the pump
and designed a highly efficient aerator that met the requirements.

摘要...........................................I
誌謝...........................................VI
目錄...........................................VII
表目錄.........................................X
圖目錄.........................................Ⅺ
符號..........................................ⅩⅢ
第一章 緒論.....................................1
1.1曝氣機的介紹及應用範圍........................1
1.2現有曝氣機的設計.............................3
1.3設計的想法提出...............................7
1.4設計分析.....................................9
1.5論文架構....................................11
第二章 機構與馬達...............................12
2.1機構原理....................................12
2.2氣水混合泵浦................................16
2.2.1結構部分..................................17
2.2.2功能部分..................................18
2.2.3角動量方程式..............................18
2.2.4葉盤基本方程式............................20
2.2.5上下蝸形外殼設計..........................27
2.2.6泵浦旋轉力矩..............................30
2.2.7流量估算..................................31
2.3馬達........................................32
第三章 控制系統................................34
3.1系統架構....................................34
3.2驅動控制器..................................35
第四章 實驗結果與分析...........................38
4.1實驗架構與項目..............................38
4.2浮船浮力實驗................................39
4.3馬達特性測試................................41
4.4氣水混合泵浦氣密實驗.........................43
4.5滲透範圍的實驗與水含氧量測....................44
4.6與傳統增氧水車的增氧範圍比較..................50
4.7設計目標與實驗結果討論........................52
第五章 結論與未來研究方向........................56
5.1結論........................................56
5.2未來研究方向.................................58
參考文獻.......................................59
                                    

[1]許書政，氣水混合輸送泵浦的設計，崑山科技大學機械
工程研究所碩士論文，2003年。
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http://ceiba.cc.ntu.edu.tw/earth/ch4/sec4-3.htm
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[6]吳俊宗，海洋初級生產力。
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[7]優養化。
http://contest.ks.edu.tw/~river/know/know23.htm
[8]水資源。
http://140.122.143.66/bio/teache webs/water/water
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[10]每日頭條全！終於把水產養殖「溶解氧」講清楚了，
農財寶典水產版發表於農業， 2016-02-21。
https://kknews.cc/zh-tw/agriculture/xov5r.html
[11]傳統增氧水車，忠全電機。
https://www.jong-chyuan.com.tw/product-detail-2036671.html
[12]圓盤式曝氣機構造圖，亨龍泵浦。
http://www.henglong.com.tw/henglong/pump/AJ-pumps.asp
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術中的應用，液壓與氣動期刊，文章編號：000-4858
(2002)06-0029-02，2002年第 6期。
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MA. 1971. ISBN 978-0-201-07392-8.
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https://www.teco.com.tw/products/engine
[18]AC馬達與DC無刷馬達的差異。
https://motor-newsletter.blogspot.com/2018/01/acdc_17.html
[19]NM1200LBAE驅動控制器晶片腳位圖。
https://www.nuvoton.com/hq/?__locale=zh_TW
[20]魚大大發表于農業，增氧機械正確搭配，你必須看看
這個，2016-11-17 。
https://kknews.cc/zh-tw/agriculture/qeoqq6r.html
[21]鄭喬鴻，噴霧液滴粒徑與流場特性分析，國立中山大學
機械與機電工程學系碩士論文，2012年。
[22]百度知道，水中大小气泡的上升速度？？
https://zhidao.baidu.com/question/28296859.html

校內：2029-07-03公開
校外：2029-07-03公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

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