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moea_joint_essay 103年 [機械] 熱力學與熱機學、流體力學與流體機械

第 二 題

📖 題組:
五、【圖 2】為一熱交換器,係由一正方形殼圍繞一圓管所組成,其熱交換是利用內圓管內側流體 (管流) 流動,和正方形殼內側與內圓管外側間之流體 (殼流) 流動。若已知管內流體 (管流)及殼中流體(殼流)兩者流動速度皆為 2.4 m/s,1/2 英吋 K 型銅管外直徑為 15.88 mm 、內直徑為 13.39 mm、管壁厚為 1.245 mm,S = 0.80 in,π = 3.14,試求:(計算至小數點後第 1 位,以下四捨五入)(各小題 5 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

殼中流體(殼流)體積流率(L/min)。
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計算殼側通道的截面積(正方形面積扣除銅管外側面積),再乘以相同的流速得流率。

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  1. 正方形殼截面積 (Asq): S = 0.80 in = 0.80 × 25.4 mm = 20.32 mm = 0.02032 m Asq = S² = (0.02032)² = 0.00041290 m²

小題 (一)

管內流體(管流)體積流率(L/min)。
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計算內管的截面積,再乘以流速得到體積流率,最後把 m³/s 轉換為 L/min。

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  1. 內管截面積 (At): 內直徑 Di = 13.39 mm = 0.01339 m At = (π/4) × Di² = (3.14 / 4) × (0.01339)² = 0.785 × 0.00017929 = 0.000140744 m²

小題 (三)

管內流體(管流)與殼中流體(殼流)體積流率之比值。
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將第(一)小題與第(二)小題求出的體積流率相除,或直接用截面積相除求得比例。

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流率比值 = Qt / Qs = 20.267 / 30.953 = 0.6547 四捨五入至小數點後第 1 位為:0.7。

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