高考申論題
109年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 一 題
📖 題組：
四、一個火爐的熱絕緣牆有三層結構，防火磚，隔熱磚，普通磚，厚度和熱傳係數如下列所示，防火磚內層表面溫度982℃，普通磚外面表層溫度49℃。計算：（每小題10分，共20分） (一)火爐向外面的熱損失多少（kcal/hr·m2）？ (二)介面層的兩個溫度（T2, T3）各是幾℃？ 厚度（cm） 熱傳係數（kcal/hr·m·K） 防火磚 15.3 1.414 隔熱磚 10.2 0.208 普通磚 10.2 1.191
四、一個火爐的熱絕緣牆有三層結構，防火磚，隔熱磚，普通磚，厚度和熱傳係數如下列所示，防火磚內層表面溫度982℃，普通磚外面表層溫度49℃。計算：（每小題10分，共20分） (一)火爐向外面的熱損失多少（kcal/hr·m2）？ (二)介面層的兩個溫度（T2, T3）各是幾℃？ 厚度（cm） 熱傳係數（kcal/hr·m·K） 防火磚 15.3 1.414 隔熱磚 10.2 0.208 普通磚 10.2 1.191
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
火爐向外面的熱損失多少（kcal/hr·m2）？
思路引導 VIP
本題為典型的一維穩態複合平壁熱傳導計算。解題關鍵在於應用傅立葉熱傳導定律，先將各層磚塊的厚度單位統一換算為公尺(m)，計算出各層的熱阻 (L/k)，再利用『總溫差除以總熱阻等於熱通量 (q/A)』的概念求解火爐向外的熱損失。
小題 (二)
介面層的兩個溫度（T2, T3）各是幾℃？
思路引導 VIP
此題為典型的「多層平壁穩態熱傳導」計算題。先利用傅立葉熱傳導定律及熱阻串聯概念（R = Δx/k）求出系統的總熱阻與熱通量，接著利用穩態下通過各層熱通量均相等的特性，分別計算各層間的溫度變化，即可精確推導出介面溫度。