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moea_joint_essay 104年 [化工製程] 單元操作、輸送現象

第 一 題

📖 題組:
寫出以下無因次群定義和其物理意義。(各小題 4 分,共 20 分) 使用以下物理性質代號: d (特性長度,characteristic length) ρ (密度,fluid density) V (平均速度,average fluid velocity) μ (黏度,viscosity) ν (動黏度,kinematic viscosity)或(momentum diffusivity) Cp (比熱,heat capacity) k (熱傳導係數,thermal conductivity) h (熱傳係數,heat transfer coefficient) α = k / (ρCp) (熱擴散係數,thermal diffusivity) DAB (質量擴散係數,mass diffusivity) kc (質量傳送係數,mass transfer coefficient) 如下範例寫出: Reynold number:Re = (ρVd) / μ 物理意義=inertial force/viscous force
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

納賽數(Nusselt number)

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回想熱傳領域中 Nusselt number 的定義。代表邊界層對流熱傳與流體靜止時熱傳導之比值。

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定義:Nu = (h·d) / k 物理意義 = 對流熱傳送速率 / 傳導熱傳送速率 (Convective heat transfer / Conductive heat transfer)。

小題 (二)

普蘭特數(Prandtl number)

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Pr 數是動量擴散係數與熱擴散係數的比值,連結了流體力學與熱傳學邊界層厚度的關係。

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定義:Pr = ν / α 或 (Cp·μ) / k 物理意義 = 動量擴散係數 / 熱擴散係數 (Momentum diffusivity / Thermal diffusivity)。

小題 (三)

皮擂數(Peclet number)(質傳)

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質傳中的 Peclet 數是雷諾數與舒密特數的乘積。代表由總體流動引起的對流質傳與分子擴散質傳的比率。

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定義:Pe = (V·d) / DAB 物理意義 = 總體流動之對流質傳速率 / 分子擴散質傳速率 (Advective transport rate / Diffusive transport rate)。

小題 (四)

謝塢德數(Sherwood number)

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對應於熱傳的 Nusselt number,Sherwood number 是質傳領域中的無因次群,代表對流質傳與分子擴散質傳之比值。

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定義:Sh = (kc·d) / DAB 物理意義 = 對流質傳送速率 / 分子擴散質傳送速率 (Convective mass transfer / Diffusive mass transfer)。

小題 (五)

舒密特數(Schmidt number)

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對應於熱傳的 Prandtl number,Schmidt number 描述動量擴散與質量擴散之相對強度。

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定義:Sc = ν / DAB 或 μ / (ρ·DAB) 物理意義 = 動量擴散係數 / 質量擴散係數 (Momentum diffusivity / Mass diffusivity)。