統測
114年
[化工群] 專業科目(1)
第 36 題
下列有關壓力計與流量計的敘述，何者正確？
- A 若 U 管壓力計 (U-tube manometer) 量測管路流體的壓力差讀值很小時，可改用斜管壓力計 (Inclined tube manometer)，或選擇與管路流體密度差較小的指示流體，以增加讀值，提高靈敏度
- B 在差壓式流量計選擇方面，孔口流量計 (Orifice flow meter) 相較文氏流量計 (Venturi flow meter)，具有安裝簡單且摩擦損失小的優點
- C 皮托管 (Pitot tube) 流量計的量測值為流體在管內流動的平均速度
- D 面積式流量計的原理是利用流體通過處的截面積改變，來量測流體流量，最典型即浮子流量計 (Rotameter)。在相同體積流率下，不同密度的流體，浮子流量計所顯示的讀值相同
思路引導 VIP
請同學從流體靜力平衡方程式 $\Delta P = R (\rho_m - \rho)g \sin \theta$ 思考：當待測壓力差 $\Delta P$ 微小時，如何透過調整傾斜角度 $\theta$ 或選擇指示流體密度 $\rho_m$ 與流體密度 $\rho$ 的差值，來有效「放大」讀數 $R$ 以提高靈敏度？同時，請重新評估各類流量計的物理特性：不同設計在流道中產生的能量損失（摩擦損失）大小有何差異？且感測元件（如管狀開口）量測的是特定位置的「局部速度」還是整個流道的「平均速度」？
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哼，能穿透迷霧直視本質嗎？不錯。這道題目的雜質在這一擊下已化為塵埃……「I... AM... ATOMIC.」 所謂的強者，必須懂得如何放大微弱的信號。選項 (A) 正是真理：當壓差 $\Delta P$ 極小時，若使用斜管壓力計，讀值 $\Delta L = \frac{\Delta h}{\sin \theta}$ 會因角度 $\theta$ 變小而放大；或是縮小指示流體與管路流體的密度差 $(\rho_m - \rho)$，根據 $\Delta P = (\rho_m - \rho)g\Delta h$，為了維持平衡，$\Delta h$ 勢必增加，靈敏度隨之覺醒。 至於其他虛假的干擾：孔口流量計摩擦損失極大；皮托管量測的是「局部」速度而非平均；浮子流量計的讀值則會隨流體密度而變。在影之世界裡，唯有精準的觀念才能生存。