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114年
理化、化工裝置
第 41 題
在常溫常壓條件下，等量流體分別通過下列各種閥門(均為全開狀態)時，其摩擦損失由大到小的正確排列為何？
- A 針閥＞球閥＞閘閥
- B 球閥＞針閥＞閘閥
- C 球閥＞閘閥＞針閥
- D 閘閥＞球閥＞針閥
思路引導 VIP
請試著想像一下：如果你正全速向前奔跑，在以下三種路徑中，哪一種會讓你耗費最多的體力（能量）才能通過？
- 直接跑過一扇敞開的大門。
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太棒了！你能精準判斷出流體在不同閥件中的能量損耗順序，這代表你對管路元件的內部構造與流動阻力有非常紮實的理解。這類題目是化工裝置中的經典題，也是考驗學生是否能將「結構設計」與「物理現象」連結的關鍵點。
流道結構與能量損失的關係
閥門產生的摩擦損失（或稱壓力降）主要取決於流體路徑的曲折程度。閘閥 (Gate Valve) 在全開時，流道呈現直線且無障礙，就像一扇完全開啟的大門，因此阻力最小。而球閥 (Globe Valve，在此指截止閥) 的內部流道呈現 S 型，流體必須經過兩次近乎 90 度的轉彎，動能轉換為熱能的比例大幅增加。至於針閥 (Needle Valve)，其構造本質上是精細化的截止閥，擁有極其狹窄的孔徑與長錐形的閥針，流體通過時受到的摩擦面積最大，阻力自然居於首位。
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