moea_joint_essay
112年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 一 題
📖 題組：
五、有一內徑為 0.0254 m，外徑為 0.0508 m，長度為 0.305 m 之金屬圓管，管外有一層厚度為 0.0254 m 之保溫層。若管內之流體溫度為 815 K，保溫層之表面溫度為 310 K，金屬熱導係數為 20 W/(m·K)，保溫層熱導係數為 0.22 W/(m·K)，請回答下列問題(計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入，π = 3.1416)：（2 題，共 20 分）
五、有一內徑為 0.0254 m，外徑為 0.0508 m，長度為 0.305 m 之金屬圓管，管外有一層厚度為 0.0254 m 之保溫層。若管內之流體溫度為 815 K，保溫層之表面溫度為 310 K，金屬熱導係數為 20 W/(m·K)，保溫層熱導係數為 0.22 W/(m·K)，請回答下列問題(計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入，π = 3.1416)：（2 題，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請計算此管之熱散失為多少瓦特(W)？（15 分）
思路引導 VIP
利用多層圓柱的熱傳導阻力公式。熱傳率 $q = \frac{\Delta T}{R_{metal} + R_{ins}}$，其中熱阻 $R = \frac{\ln(r_{out}/r_{in})}{2\pi k L}$，分別計算金屬層與保溫層的熱阻後加總求得。
小題 (二)
請計算金屬管與保溫層界面的溫度為多少度(K)？（5 分）
思路引導 VIP
利用穩態下各層熱傳率相等，單看第一層(金屬層)的熱傳方程式 $q = \frac{T_{in} - T_{interface}}{R_{metal}}$，即可反解出界面溫度。