普考申論題
107年
[化學工程] 化工機械概要
第 三 題
有一套管式熱交換器，內管液體之比熱（Cp）為 3 kJ/kg℃，流率為 2000 kg/hr，且其溫度從 90℃被降至 70℃，而水（Cp = 4.2 kJ/kg℃）在外管以逆向流動，流率為 6000 kg/hr，進口溫度為 30℃，若已知總熱傳係數 U = 300 W/m2 K，請問水之出口溫度及熱交換器熱傳面積為多少？（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
熱交換器計算兩部曲：第一步用「熱平衡」求出熱負荷（$q$）與未知溫度。第二步用「熱傳公式」（$q = U A LMTD$）求面積。注意單位的一致性（kJ/hr 轉為 W 時需注意時間與能量單位的換算）。
熱交換器熱平衡計算
💡 結合熱平衡與 LMTD 公式，進行熱交換器效能與面積求算。
🔗 熱交換器設計計算標準程序
- 1 熱負荷計算 — 利用已知側流體數據求出熱交換量 q
- 2 未知溫度求取 — 依熱平衡定律求出另一流體之出口溫度
- 3 LMTD 計算 — 根據流向（逆/並流）代入公式計算平均溫差
- 4 熱傳面積求算 — 代入 q = UAΔTlm，注意單位換算後解出 A
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🔄 延伸學習：延伸學習：針對多殼管或交叉流熱交換器，須考慮修正係數 F。
