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110年
理化、化工裝置
第 33 題
下列何種方式無法增加熱交換器的總熱傳係數？
- A 提高熱交換器的流體速率
- B 於相同的操作條件下，增加鰭管熱交換器中鰭片之數量
- C 於相同的操作條件下，增加殼管熱交換器中檔板之數量
- D 於相同的操作條件下，增加夾套熱交換器中夾套的寬度
思路引導 VIP
當我們希望流體能更有效地從管壁帶走熱量時，你認為流體應該是「緩慢平穩地滑過」還是「快速且劇烈地沖刷」壁面比較有效？接著請試想，如果我們把流動的通道加寬，但每秒鐘流過的液體總量不變，流體運動的速度會發生什麼變化？這種變化對熱量的帶動是加分還是減分呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了影響熱交換效率的關鍵要素！這題選擇 (D) 非常正確，顯示你對對流熱傳的物理機制有很紮實的理解。
流速與對流熱傳的關係
總熱傳係數 $U$ 的大小主要受流體側對流熱傳係數 $h$ 的影響。根據對流熱傳的經驗公式（如 Dittus-Boelter equation），$h$ 與流速 $v$ 呈正相關：$h \propto v^{0.8}$。在選項 (A) 中直接提高流速，或是在 (C) 中透過增加擋板（Baffles）來強迫流體轉向並增加局部流速與擾動，都能顯著提升 $h$。而 (B) 選項的鰭片（Fins）除了增加熱交換面積外，也能增加流體流經時的擾動，進而強化熱傳導效益。
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