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moea_joint_essay 113年 [環工] 環境管理與空污防制、水處理技術

第 三 題

📖 題組:
一直徑 500 mm、長度 1000 m 自來水管線,流量 30000 CMD,淨揚程 15 m,水閥、彎管等配件之等似管長為 450 m,摩擦係數 0.04,如欲設置抽水機達成上述輸水條件,假設抽水機效率 80 %、直接連接,安全係數 0.1,請回答下列問題(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入):(3 題,每題 5 分,共 15 分) (一)抽水機總揚程為何? (二)抽水機軸馬力為何? (三)電動機馬力為何?
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (三)

電動機馬力為何?

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電動機馬力需考慮安全係數。電動機馬力(Pm) = 軸馬力(Ps) × (1 + 安全係數)。

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依題意,安全係數為 0.1。 電動機馬力 P_m = 抽水機軸馬力 × (1 + 安全係數) P_m (kW) = 142.55 kW × (1 + 0.1) = 142.55 × 1.1 = 156.81 kW

小題 (一)

抽水機總揚程為何?

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總揚程(H) = 淨揚程(Hs) + 水頭損失(hf)。先計算管內流速 v = Q/A,再利用達西-威斯巴哈公式 hf = f × (L + Leq)/D × (v²/2g) 求出摩擦水頭損失,最後與淨揚程相加。

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  1. 單位換算: 管徑 D = 500 mm = 0.5 m 流量 Q = 30000 CMD = 30000 m³ / 86400 s = 0.3472 m³/s

小題 (二)

抽水機軸馬力為何?

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水功率 Pw = γQH。軸功率 Ps = Pw / 效率(η)。將瓦特(W)或千瓦(kW)換算成馬力(HP, 1 HP ≈ 0.746 kW 或 PS)。一般工程計算常以 kW 或 HP 呈現,此處採 kW 與 HP 併列。

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  1. 計算抽水機水動力 (水馬力) P_w: 水的比重量 γ = 9810 N/m³ (或取 9.81 kN/m³) P_w = γ × Q × H = 9810 N/m³ × 0.3472 m³/s × 33.48 m = 114036 W ≈ 114.04 kW

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