普考申論題
111年
[化學工程] 化工機械概要
第 三 題
三、一雙套管熱交換器用以冷卻熱油，熱油入口溫度為 85℃，希望冷卻至 40℃；冷水入口溫度為 20℃，出口溫度為 36.5℃；若已知其熱傳率為 224kW，而其總熱傳送係數為 2.4kW/（m2‧K），則在逆流熱交換之下，需要熱傳面積多少 m2？（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
這是熱交換器設計的基本計算題。公式很固定：$q = U cdot A cdot Delta T_{lm}$。步驟如下：1. 先算出兩端的溫度差 $Delta T_1$ 與 $Delta T_2$；2. 計算對數平均溫差（LMTD）；3. 代入公式求面積 A。注意溫度的對應（逆流）。
熱交換器面積計算
💡 利用熱傳方程式與對數平均溫差計算熱交換器所需面積。
🔗 熱交換器面積設計流程
- 1 端點溫差判定 — 依逆流型式定義 ΔT1=Th,in-Tc,out 與 ΔT2=Th,out-Tc,in
- 2 LMTD 數值計算 — 代入對數平均溫差公式，求出平均有效驅動溫差
- 3 熱傳面積求解 — 由 A = Q / (U × ΔTlm) 計算所需之物理傳熱面積
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🔄 延伸學習：延伸學習：若出口溫度未知，則需使用 ε-NTU 法進行反算。
