Abstract
浮動式烘箱逐漸的取代傳統以滾軸作為基材之支撐系統的滾軸式烘 箱；它是利用在基材上下兩邊的噴嘴吹出空氣，以空氣來支撐基材，使基 材不接觸到任何物質。是可提高產品品質、增加乾燥效率的設備。世界各 國對於浮動式烘箱的研發、設計及操作已發展的至臻成熟；反觀國內，對 於烘箱之使用仍停留在一般滾軸式烘箱的階段，於浮動式烘箱之相關知識 與製造技術十分闕如。 本研究將著重於浮動式烘箱的設計與分析；由 於在乾燥製程中對於乾燥的機構如質傳、熱傳等問題已被充分研究，浮動 式烘箱之質傳、熱傳問題與滾軸式烘箱十分相似，因此本研究假設在不考 慮質傳與熱傳，針對空氣在浮動式烘箱中基材的截面方向(cross direction)和基材移動方向(machine direction)之流速分佈，儘可能一 致做明確的設計，以期空氣在基材之移動方向及截面方向皆可均勻分佈； 如此則可使基材能成正弦形狀穩定的飄浮在烘箱中，而獲得均勻乾燥。 浮動式烘箱的設計可分為三部份探討。1.影響基材截面方向氣流流速均勻 的是空氣噴嘴的幾何形狀，2.與基材移動方向相關的是輸送氣體的氣流通 道，3.為結合前述兩者做整體浮動式烘箱的設計規劃。 浮動式烘箱的 空氣噴嘴(nozzle)又稱空氣檯(air bar)。空氣由空氣檯噴出，在基材與 空氣檯的表面之間形成一氣墊，氣墊中之壓力和基材之重力達到平衡，用 此來支撐基材，讓基材不致往下墜落；同時在氣墊中亦發生質傳與熱傳的 現象，以完成乾燥程序。要使基材能不接觸任何物質而能成正弦形狀起伏 而穩定的飄浮在烘箱中，設計空氣檯的幾何形狀、大小是本研究的主要內 容之一。 空氣流道的設計則關係到風速在基材移動方向的均勻度，無 論是滾軸式烘箱或是浮動式烘箱，將空氣由空氣源送入每個噴嘴或是空氣 檯的通道皆是使用空氣流道。理論分析方面，針對空氣流道作一維的分析 ，假設在等溫的條件下、流體不可壓縮，且摩擦係數隨流速、管徑變化之 關係符合布雷西公式(Blasius formula)的描述，利用動量均衡及機械能 均衡的觀念，導出數學模式。理論分析確立並配合實際工業，以增加壓降 方式設計空氣流道，以求能獲得最適化的空氣流道設計。 解決上述兩 問題後，繼而綜合專利有關資料，設計並製作出一可實驗、觀測、操作用 的浮動式烘箱，確實可使基材成正弦(sine)形狀而穩定飄移，未來此浮動 式烘箱可用以瞭解基材浮動之操作準則而建立未來國內工業界設計此類型 烘箱的基礎以及基的浮動機構。