地特三等申論題
107年
[食品衛生檢驗] 食品加工學
第 二 題
📖 題組：
請回答下列問題:
請回答下列問題:
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
某工廠使用一熱交換器(產品不與冷卻水混合),將流速100kg/hr的蕃茄糊,由90℃冷卻至20℃,已知蕃茄糊的比熱估計約為3.2 kJ/kg K,而熱交換器所使用的冷卻水的初溫為22℃,假設冷卻水流經熱交換器之溫差控制於8℃,且已知水的比熱為4.2 kJ/kg K,請計算在此條件下,熱交換器所使用的冷卻水的流速為多少?(15分)
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想到「能量守恆定律（熱量平衡）」原理。在假設熱交換器無熱量散失的前提下，運用方程式『高溫流體放熱量 = 低溫流體吸熱量』（m1·Cp1·ΔT1 = m2·Cp2·ΔT2），將題目已知參數代入即可求得冷卻水的質量流速。
小題 (一)
請說明板式熱交換器(plate type heat exchanger)的基本原理與其在食品工業上之應用。(10分)
思路引導 VIP
作答時應先建構「設備結構與熱傳機制」，強調波浪狀板片如何促成亂流以提高熱傳係數，並點出逆流操作的優勢。接著連結至「食品工業應用」，具體舉出低黏度液態食品（如牛乳、果汁）的高溫短時間（HTST）殺菌為例，展現理論與實務的結合。
熱交換器熱量平衡
💡 能量守恆定律：高溫流體放出的顯熱等於低溫流體吸收的顯熱。
🔗 熱交換計算標準流程
- 1 列出物性 — 確認兩側流體之 m、Cp、T1、T2 等已知參數。
- 2 計算 Qp — 先求出已知條件完整的一側（如蕃茄糊）之熱量變化。
- 3 等量代入 — 依能量守恆，將 Qp 代入另一側（如冷卻水）的 Qw。
- 4 解未知數 — 利用 Qw = mw × Cpw × ΔTw 求得冷卻水流速。
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🔄 延伸學習：延伸學習：若考慮熱損失，則放熱量將大於吸熱量，需乘以效率係數。
