moea_joint_essay
113年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 二 題
📖 題組：
假設濕空氣除水成純空氣後進入鰭管式加熱管，請回答下列問題：（2 題，共 20 分）
假設濕空氣除水成純空氣後進入鰭管式加熱管，請回答下列問題：（2 題，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
除水後產生的水，其密度為 1000 kg/m³ 及黏度為 1.31 cP ，並以內徑 3 in 的管子排至儲水槽，管內平均流速 2.44 m/s，試求：
(1)請計算管內 Re ( 1 ft = 12 in，1 ft = 0.3048 m，1 cP = 0.001 kg/m×s ) 。（5 分）
(2)若以【圖 1】的皮托管 (Pitot Tube) 量測管內平均流速，請以 Re 判斷說明皮托管的量測數值是否接近平均流速？（5 分）
(1)請計算管內 Re ( 1 ft = 12 in，1 ft = 0.3048 m，1 cP = 0.001 kg/m×s ) 。（5 分）
(2)若以【圖 1】的皮托管 (Pitot Tube) 量測管內平均流速，請以 Re 判斷說明皮托管的量測數值是否接近平均流速？（5 分）
思路引導 VIP
- 雷諾數 Re = ρvD/μ。先將內徑 D 從 in 轉成 m，再代入公式。
- 判斷雷諾數大小。若 Re > 4000 屬層流/湍流。皮托管測得的是局部流速（通常是管中心最大流速）。若為高度湍流，流速分布較平坦，平均流速 v_avg ≈ 0.82 v_max。若為層流 v_avg = 0.5 v_max。說明皮托管放在中心點量測到的數值與平均流速的差異。
小題 (一)
加熱管由前後不同管徑的兩支管子相連組成，前管內徑 50 mm，後管內徑 65 mm，前管管內平均流速 15 m/s。純空氣流進前管時溫度為 20 ℃、絕對壓力為 2 atm ，流出後管時溫度為 90 ℃、絕對壓力為 1.6 atm，因壓力夠低純空氣可視為理想氣體。請問純空氣流出後管時的平均流速為多少 m/s ？（10 分）
思路引導 VIP
利用質量守恆：ρ1A1v1 = ρ2A2v2。並運用理想氣體方程式 ρ = PM/RT 求出密度比 ρ1/ρ2 = (P1/T1)/(P2/T2)。解出 v2。