高考申論題
111年
[環境工程] 流體力學
第 四 題
如下圖所示,水(ν=10-6 m2/s)由一開口水槽經由管徑 50 mm 之金屬管(管壁粗糙高度 ks=0.15 mm)由 B 點流出,系統中包括一個直角進口(KL=0.5)、4 個 90°彎管(KL=0.9)及一個全開的球閥(KL=10),管線總長度 50 m,請計算 B 點之流量。〔提示:管路之摩擦係數 f 以下式計算且 0.025 ≤ f ≤ 0.030〕(20 分)
📝 此題為申論題
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本題測驗管路系統的能量守恆與管路損失計算。首先由圖示判讀水面與出水口的高程差(4m),接著應用推廣的柏努利方程式建立總水頭與摩擦損失(沿程與局部損失)的關係。由於摩擦係數 f 與流速相依,需運用試誤法(Trial and Error)疊代求解管內流速,最後計算出體積流量。
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【解題思路】利用推廣之柏努利方程式(能量方程式)列出高程差與摩擦損失的平衡關係,並結合管流摩擦係數公式以試誤法求出管內流速及流量。 【詳解】 一、已知條件與系統設定
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