普考申論題
115年
[化學工程] 化工機械概要
第 二 題
二、一根直徑為 1.5 inch、長度為 12 feet 之 Schedule 40 標準鋼管，用於外表面蒸氣冷凝加熱，而水流經管內。已知管內側與管外側之對流熱傳係數分別為 400 及 1800 BTU/hr-ft²-°F。水在入口截面處之總溫差為 200°F，在出口截面處之總溫差為 90°F。已知鋼管內徑與外徑分別為 1.610 inch及 1.90 inch，管壁熱傳導係數為 25 BTU/hr-ft-°F，請估算水每小時所吸收之熱量（BTU/hr）。（25 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為熱交換器的基本熱傳計算題。解題步驟應為：1. 確認基本熱傳方程式 Q = U_o × A_o × LMTD；2. 利用給定的進出口溫差，計算對數平均溫差 (LMTD)；3. 計算總括熱傳係數 (U_o)，切記要將管內側熱阻、管壁熱阻與管外側熱阻全部轉換至同一面積基準（本題選定外表面積 A_o），且要注意直徑/厚度等英吋(inch)需轉換為英呎(ft)；4. 計算出外表面積 A_o，最後代入求出熱量 Q。
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【考點分析】 本題考查圓管熱傳導與對流的綜合計算，重點在於「總包熱傳係數（Overall heat transfer coefficient）」的面積基準轉換，以及「對數平均溫差（LMTD）」的計算。 【公式依據】
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