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moea_joint_essay 109年 [化工製程] 單元操作、輸送現象

第 二 題

📖 題組:
二、直徑 5 公分的蒸氣管,以 A、B 各為 1 公分的絕熱材料包覆以減少熱損失,其中 A 絕熱材料的熱傳導係數為 B 的 10 倍。假設此一複合絕熱層的內、外表面溫度固定不變,試問:(2 題,每題 5 分,共 10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

(二)承(一)較好的絕熱方式相對於較差的絕熱方式,請計算共減少多少熱損失百分比(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)?

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利用第一小題算出的總熱阻比例,以 (較差熱損失 - 較好熱損失) / 較差熱損失 的公式換算百分比。

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熱損失 q 與總熱阻 R 成反比,即 q ∝ 1/R。 較好的絕熱方式(B 內層)熱損失 q_good ∝ 1/R1 = 1 / 0.36163 = 2.765 較差的絕熱方式(A 內層)熱損失 q_bad ∝ 1/R2 = 1 / 0.28495 = 3.509

小題 (一)

(一)以 B 材料為內層或外層,何者熱損失較小(已知 𝑙𝑛(3.5/2.5) = 0.3365;𝑙𝑛(4.5/3.5) = 0.2513;𝑙𝑛(4.5/2.5) = 0.5878 )?

思路引導 VIP

計算複合圓筒管的熱阻。將管壁半徑分別列出,熱損失與總熱阻成反比,分別計算 B 在內層與 A 在內層的總熱阻大小並做比較。

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蒸汽管外半徑 r1 = 5 / 2 = 2.5 cm。 第一層絕熱層外半徑 r2 = 2.5 + 1 = 3.5 cm。 第二層絕熱層外半徑 r3 = 3.5 + 1 = 4.5 cm。

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