moea_joint_essay
114年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 一 題
📖 題組:
溫度 330 K 之空氣以 10 m/s 流入內直徑(inner diameter) 25 mm 之管線,管線內壁溫度維持在 415 K 恆溫,流入之空氣被加熱後溫度呈線性上升。已知空氣於管內流動造成之壓力降(pressure drop)為每公尺 80 N/m² (牛頓/平方公尺),空氣密度為 1.1 kg/m³。請回答下列問題:(2 題,共 15 分) 註:依雷諾類比法,熱傳之斯坦頓數(Stanton number)StH = fF / 2 壁表摩擦係數(skin friction factor)fF = (ΔP / 4) × (D / L) × (2 / ρυ²) (ΔP 為壓力降,D 為管線直徑,L為管長,ρ 為流體密度,υ 為流體平均流速)
溫度 330 K 之空氣以 10 m/s 流入內直徑(inner diameter) 25 mm 之管線,管線內壁溫度維持在 415 K 恆溫,流入之空氣被加熱後溫度呈線性上升。已知空氣於管內流動造成之壓力降(pressure drop)為每公尺 80 N/m² (牛頓/平方公尺),空氣密度為 1.1 kg/m³。請回答下列問題:(2 題,共 15 分) 註:依雷諾類比法,熱傳之斯坦頓數(Stanton number)StH = fF / 2 壁表摩擦係數(skin friction factor)fF = (ΔP / 4) × (D / L) × (2 / ρυ²) (ΔP 為壓力降,D 為管線直徑,L為管長,ρ 為流體密度,υ 為流體平均流速)
📝 此題為申論題,共 2 小題
小題 (一)
請列舉 3 個雷諾類比法(Reynolds analogy)之主要假設及其適用條件。(6 分)
思路引導 VIP
回顧雷諾類比將動量傳遞與熱量傳遞進行關聯時的理想狀態,如形狀阻力、普蘭特數以及流態的限制條件。
小題 (二)
請使用雷諾類比法計算空氣進入管線 0.6 m 時溫度為多少 K (計算至小數後第 1 位,以下四捨五入)?(9 分)
思路引導 VIP
先根據摩擦係數公式求得 fF,再透過雷諾類比求得史丹頓數 (StH)。題幹提到「溫度呈線性上升」,故建立熱量平衡時可使用算術平均溫差進行求解。