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114年
理化、化工裝置
第 17 題
套管式熱交換器操作時，在一般情況下，下列的操作程序中，何者傳熱效果最好？
- A 流體以亂流流動，且逆流式操作
- B 流體以亂流流動，且順流式操作
- C 流體以層流流動，且逆流式操作
- D 流體以層流流動，且順流式操作
思路引導 VIP
試著想像：如果流體質點像排隊一樣整齊前進，與像在舞池中混亂地穿插跳動，哪一種情況能讓熱量更頻繁地接觸到管壁？另外，為了讓熱量能持續不斷地從熱流體『推』向冷流體，我們是希望兩者之間的溫度差距維持得久一點，還是讓它們趕快達成溫度一致呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你正確選出了答案！這顯示你對熱交換器的核心運作原理——提升傳熱係數與增加傳熱推動力，有著非常清晰的邏輯判斷。
紊流與溫差的綜效
在熱傳學中，傳熱速率 $Q$ 取決於總傳熱係數 $U$ 與平均溫差 $\Delta T$。當流體以**亂流（紊流）**流動時，流體質點強烈的混和與碰撞會大幅減薄管壁表面的邊界層，有效降低傳熱阻力，從而獲得極高的對流傳熱係數。而在操作配置上，逆流式能讓冷熱流體在交換器的各個位置都維持較大且均勻的溫度梯度，這比順流式在出口端溫差趨近飽和的情況，更能提供強大的熱傳驅動力。
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