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技術專文

2. 文獻探討 廠區冷卻水循環為開放式系統，冷卻水塔中的雜質容易淤
積於冰水主機冷凝器內部造成散熱不佳，壓縮機需將冷媒提升
2.1 冷凍空調理論
至更高工作溫度得以散熱 ，依據莫里爾線圖R-123冷媒特性得
[01]
冰水主機系統透過蒸發器吸收無塵室環境、機台之熱量 知，若冷凝器飽和冷媒溫度上升1℃，壓縮機做功約增加3%，
並由冷凝器之冷卻水帶走熱量，大致可分為以下五個循環，如 如 圖2所示。
圖1所示：
① 室內空氣循環：

無塵室中因為人員、設備、外氣及日照等所產生的熱負
載，使室內空氣熱負載上升。利用風車驅動室內空氣經冷卻盤
管與冰水做熱交換，冰水將熱負載帶走後，再回到無塵室中吸
收持續產生之熱負載達成循環。

② 冰水循環：
空氣中之熱負載經過冷卻盤管時以傳導及對流等方式傳
至冰水中，造成低溫冰水溫度上升。透過冰水泵驅動冰水至蒸
發器中與低壓冷媒做熱交換(冷卻過程)，變成低溫冰水後再回
到冷卻盤管吸收空氣熱負載。

③ 冷媒循環： 圖2、冰水主機耗電量與冷卻水溫度之關係

冰水中之熱負載經過蒸發器以傳導及對流等方式傳至冷
媒中，低壓低溫液態冷媒蒸發成為氣態。由於壓縮機的驅動及 結垢是熱交換器中遇到的常見問題，熱交換器內表面上
壓縮，低壓低溫氣態冷媒變成高壓高溫氣態冷媒，再經由壓縮 因水垢形成附加層，細菌數、鈣質、藻類等皆為熱交換器表面
機吐出管被載到冷凝器中與冷卻水做熱交換(冷凝過程)而成為 結垢之因素，由於結垢降低熱傳速率，熱交換率如式1(熱傳量
[02]
高壓中溫氣態冷媒，然後經由降壓裝置(如膨脹閥、限流孔及 方程式)所示 ，在使用結垢因子的計算中考慮了傳熱效率的
毛細管等)相變成低壓低溫液態最後進入蒸發器吸收冰水熱負 降低，結垢係數取決於熱交換器兩側的流體，納入結垢因子之
載，周而復始達成循環。 總傳熱係數如下所示，從式2(污垢係數與熱傳係數關係式)可看
出，總傳熱係數數值隨著結垢因子(即管側或殼側)中的一個或
④ 冷卻水循環：
[03]
兩個值的增加而降低 。
高溫高壓之冷媒將熱量傳至冷卻水中，造成由冷凝器出
來的冷卻水溫度上升。冷卻水泵驅動冷卻水至冷卻水塔中之散
熱材中與流經散熱材之空氣做熱交換而降溫後，再回到冷凝器 U=整體傳熱係數；A=管路截面積；ΔT=管路兩側溫差。
吸收冷媒熱負載。

⑤ 室外空氣循環：

冷卻水中之熱負載經熱、質傳方式將熱量由水轉移至空
U=整體傳熱係數；h 0 =殼側的傳熱係數；h i =管側的傳熱
氣中，透過風扇驅動，使熱交換後之空氣輸送至冷卻水塔以外
係數；R do =殼側的結垢因子；R di =管側的結垢因子；O D =管子
之空間與周圍之室外空氣混合，而將熱負載排至大氣。
的外徑；I D =管子的內徑；A 0 =管子的外面積；A i =管的內部面
積；K w =管壁提供的阻力值。

2.2 冷凝器管壁清洗方法
① 電雙層

按膠體理論，水溶液中有許多帶正電位的水溶性金屬離子
㊉及許多帶負電位的水溶性鹼性離子㊀，這些帶電位的膠體粒
圖1、冰機系統循環圖
子以布朗運動在水溶液中運動，並隨著水流動。熱交換器或管
路本身因為接地之故，而成為帶負電位的強勢負電位電場，以

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