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技術專文
2.3 粒狀污染物的重力沉降 3. 研究方法
3.1 空氣污染源頭普查及高濃度污染源分析
半導體廠區AAS系統大致可分類以下區域，污染物來
源：製程機台(Wet Bench、EPI、Thin Film、Lithro、Dif)，廠
粒狀污染物重力沈降的問題，我們先假設流體不動，微
務端(化學桶槽、廢水桶槽、CDU化學供應、氣瓶櫃)，前端廢
粒以初始速度零開始垂直向下運動。我們知道因微粒受到重
氣處理設備(Local scrubber、Salix、wet scrubber、深層式濾
力，因此它的速度會從零慢慢增加，直至其阻力等於重力為
網、水洗箱)，經由sub-man duct至立管，再由立管至頂樓大
止，這時微粒的沈降速度不變，稱為終端沈降速度V ts (terminal
型man duct，銜接至終端廢氣處理系統(SEX、AEX、VOC、
settling velocity)。一般由於微粒的鬆弛時間很短，我們可以
GEX)，處理後排放至外氣環境。(圖5)
忽略微粒到達終端沈降速度前的速度變化，令重力等於阻力
時可得：粒狀污染物在正常狀況下，終端沈降速度V ts 與圓
設備及廢氣排放區 前端廢氣處理系統 終端廢氣處理系統
球微粒直徑D p 之關係(表3)，利用微粒的重力沈降速度的觀
風管匯集區 廠排煙囪
念，可以定義一不規則微粒的空氣動力直徑D pa (aerodynamic 廢氣
製 C.H. A C.H. B 風車
diameter)。一個不規則微粒的空氣動力直徑，為與其具有相 程 C.H. C buffer C.H.D
端
3
同重力沈降速度的單位密度(p=1,000kg/m )圓球直徑。因此不 L.L L.L 處理完氣體
現址式處理設備
製程機台 Pump (Local scrubber,LSC)
論微粒的形狀或密度為何，只要它們具有同一D pa ，則它們的
廠
重力沈降速度就相同，空氣動力行為也相同。 務 廢氣 現址式處理設備 中央廢氣處理設備
端 (Wetscrubber) (Centralscrubber)
化學桶槽 廢水桶槽
表3、終端沈降速度V ts 與圓球微粒直徑D p 之關係
圖5、半導體廠空污排放架構與流程圖
3.2 上游排放煙囪至下游製程機台盤查追蹤
環評廠區需每支煙囪進行採樣，每年於空污自檢採樣排
放煙囪，由煙囪污染物濃度，規劃分析各區域立管，進行每支
立管採樣，將立管依據濃度排序，排列出濃度較高的兇手，清
查出可疑的下游製程機台，進行Local機台採樣，抓出真正的
魔鬼，並清楚瞭解各種機台不同污染物的類型。(圖6 圖7)
2.4 旋風集塵之設計理論
在圓形軌道運動的微粒受到離心力的影響會往徑向向外
的方向偏離圓形軌道，此離心力F可用式1表示：
3
其中，ρ p =微粒密度(kg/m )；D p =微粒直徑(m)；V i =微粒
之切線方向速度，一般假設與進口流速相同(m/s)；r=圓形軌
道之半徑(m)。
圖6、硫酸污染物上游排放煙囪至下游製程機台盤查
此式說明了許多有關效率的問題。prpDp 3/6是微粒質
量，質量愈大，離心力愈大，偏離的程度愈大，收集效率也愈
高。此外，圓形軌道半徑r減少時，離心力會增加。此顯示小
型旋風集塵器比大型的效率高。
旋風集塵器可以用下列三個因子來表示其性能：
① [Dp]cut=[Dp]50=50%去除效率之截取直徑(cut-off diameter)
② P=壓力降
③ η=總效率
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