民國115年 普通考試 環保技術 環境污染防治技術概要
第3題
請說明旋風集塵器（Cyclone）去除粒狀空氣污染物之原理，並列舉影響 其處理效率之重要操作及設計參數。（25 分）
題目
請說明旋風集塵器（Cyclone）去除粒狀空氣污染物之原理，並列舉影響 其處理效率之重要操作及設計參數。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、去除原理：旋風集塵器屬慣性力除塵設備。含塵氣體由切線方向進入圓筒，形成高速旋轉之外渦流，粉塵受離心力作用向筒壁移動，與氣流分離後沿壁面下降至錐形底部，經排灰口收集；淨化氣體則在中心形成上升之內渦流，經頂部排氣管（vortex finder）排出。粒徑愈大、密度愈高、入口速度愈大，離心力愈強，去除效率愈高；細粒徑因離心力不足及擴散作用，較易逃逸。
- 二、設計參數：主要幾何參數包括筒體直徑D、入口寬度與高度、排氣管直徑與插入深度、圓筒段高度、錐體角度與長度、排灰口尺寸。一般而言，筒徑愈小，離心力愈大、分離效率愈高，但處理風量較小，常以多管並聯（multiclone）因應大風量；入口截面積、排氣管直徑與錐體長度會改變渦流結構與壓降。設計須兼顧效率、壓降與磨損。
- 三、操作參數：入口風速（一般約15至25 m/s）、處理風量、壓力損失（常見約0.5至1.5 kPa）、氣體溫度、黏度、密度、粉塵濃度、粒徑分布、含水率與黏附性均影響效率。風量過低會使離心力不足，過高則壓降與磨損增加，甚至造成粉塵再夾帶；排灰口若漏風，會破壞內渦流並使已收集粉塵再度揚起，故須保持氣密及定期排灰。
- 四、影響效率之重要因素與限制：效率隨粒徑呈S形曲線，通常以分割粒徑（cut diameter, d50）表示；粒徑小於5至10 μm之細粉去除率明顯下降。粉塵密度大、球形且乾燥者較易去除；黏性、潮濕或易凝結粉塵會附著筒壁造成堵塞。氣體黏度隨溫度升高而增加，會降低分離效率。並聯多管可提高處理量，但配風不均會使部分旋風子效率下降。
- 五、設計與操作建議：應依風量、粉塵粒徑與容許排放濃度選定型式，必要時串聯袋式集塵器或靜電集塵器作為精除；入口應避免偏流，筒體與錐體需耐磨襯裡，排灰口採旋轉閥或雙翻板閥保持氣密。操作上應監測壓降、風量與排放濃度，定期清灰及檢查磨損。旋風器構造簡單、維護成本低、可耐高溫，適合作為預除塵，但對細微粒與黏性粉塵之效率有限。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。