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moea_joint_essay 103年 [化工製程] 單元操作、輸送現象

第 二 題

📖 題組:
蒸汽 200 psia,600℉在 A點以 10 ft/sec (νA)流速通過 3 inch schedule-40的鐵管,之後在鐵管中B點的壓力為 140 psia,溫度為 590℉。假設系統為穩定流動,如【圖 1】,請列式計算並求: 已知: 3 inch schedule-40 的鐵管內徑 ID=3.068 inch 蒸汽在 200 psia,600℉下 比容 VA =3.058 ft³/lb,黏度 μA =5.31×10⁻⁵ lb/ft.sec 蒸汽在 140 psia,590℉下 比容 VB =4.367 ft³/lb,黏度 μb =5.98×10⁻⁵ lb/ft.sec
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

A 點區及 B 點區的雷諾(Reynold)數。(15 分)
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利用雷諾數定義 Re = (ρvD)/μ = (vD)/(Vμ),將直徑轉換為 ft 後代入 A 及 B 點的條件計算。

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雷諾數之定義為 $Re = \frac{\rho v D}{\mu} = \frac{v D}{V \mu}$。 管內徑 $D = 3.068 \text{ inch} = \frac{3.068}{12} \text{ ft} = 0.2557 \text{ ft}$。 計算 A 點區的雷諾數 ($Re_A$)

小題 (一)

B 點的平均流速(ft / sec)。(10 分)
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利用穩定流動下的質量守恆(連續方程式)解題,管徑相同則截面積相同,流速與比容成正比。

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由穩定流動之質量守恆定律可知,質量流率 $\dot{m}_A = \dot{m}_B$。 又 $\dot{m} = \frac{A \cdot v}{V}$,其中 $A$ 為截面積,$v$ 為平均流速,$V$ 為比容。 因管徑不變,故 $A_A = A_B$。

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