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moea_joint_essay 102年 [機械] 熱力學與熱機學、流體力學與流體機械

第 二 題

📖 題組:
有一水力發電廠儲水池水面到放水面之高度總落差 H =160 m,其帕爾登水輪機流量為 2 m³/sec,若中途之各項損失水頭只考慮管路摩擦損失ΔH(管摩擦係數 f =0.03),其他損失均不計,試求
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

水輪機理論輸出功率 Lth (kW)(5分)

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理論功率 Lth = γ * Q * 淨水頭 (H_net),淨水頭即為 H - ΔH。

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理論輸出功率即水流經管路損失後到達水輪機的有效水功率: 有效水頭 $H_{net} = H - \Delta H = 130.4 \text{ m}$ 水的比重量 $\gamma = 9.81 \text{ kN/m}^3$

小題 (一)

假若導水管長度為 3000 m,管路效率(管路效率ηp=(H-ΔH)/H)為 81.5 %,求導水管直徑(m)。(15分)

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利用效率反推摩擦水頭損失 ΔH,再代入達西-魏斯巴赫(Darcy-Weisbach)方程式 ΔH = f*(L/D)*(V²/2g) 解出直徑 D。

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  1. 求管路摩擦損失 $\Delta H$: 管路效率 $\eta_p = \frac{H - \Delta H}{H} = 0.815$ $160 - \Delta H = 160 \times 0.815 = 130.4 \text{ m}$

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