熱傳導與熱交換器之設計計算

📝 歷屆考古題

• 114年 moea_joint_essay 第五題
  一座裂解爐，爐牆之平面材料結構，由內向外依序為耐火層、保溫層、鋼板(厚度0.008 m) 3 層。已知爐內溫度為 1150 °C，鋼板外層溫度為 80 °C，透過爐牆向外的熱損失為 5000 W/m²…
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• 113年 moea_joint_essay 第一題
  假設兩流體為逆流，總熱傳係數(Overall Heat Transfer Coefficient) U = 350 W/m²∙K，試計算水的出口溫度。（5 分）
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• 113年 moea_joint_essay 第二題
  兩流體為逆流狀態，試計算熱傳面積。（5 分）
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• 113年 moea_joint_essay 第三題
  若兩流體為順流狀態，試計算熱傳面積。（10 分）
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• 112年 moea_joint_essay 第一題
  請計算此管之熱散失為多少瓦特(W)？（15 分）
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• 112年 moea_joint_essay 第二題
  請計算金屬管與保溫層界面的溫度為多少度(K)？（5 分）
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• 110年 moea_joint_essay 第一題
  40 psia 之飽和蒸汽，溫度 268 ℉，潛熱(λ) = 933.2 Btu/lb，以流速 5 ft/s 流經內徑(I.D.) 2.067 吋、外徑(O.D.) 2.375 吋之鋼管(k = 26…
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• 110年 moea_joint_essay 第一題
  求管長及每程有幾根管子(請先確認溫度修正係數是否需考慮再行作答)？（10 分）
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• 110年 moea_joint_essay 第二題
  請使用泛寧壓降公式(Fanning Equation，ΔP = 4f_F (L/D) (ρ⟨u⟩² / 2g_c) )，計算出換熱器管側壓降(層流 Re < 2100，f_F = 16/Re；亂流 R…
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• 109年 moea_joint_essay 第一題
  (一)以 B 材料為內層或外層，何者熱損失較小(已知 𝑙𝑛(3.5/2.5) = 0.3365；𝑙𝑛(4.5/3.5) = 0.2513；𝑙𝑛(4.5/2.5) = 0.5878 )？
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• 109年 moea_joint_essay 第一題
  (一)若內壁溫度為 1800 ℉，外壁溫度為 100 ℉。試求該火爐單位面積之熱損失(heat loss)速率(以 Btu/hr∙ft2 表示，計算至整數，以下四捨五入)。（4 分）
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• 109年 moea_joint_essay 第二題
  (二)承(一)較好的絕熱方式相對於較差的絕熱方式，請計算共減少多少熱損失百分比（計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入）？
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• 109年 moea_joint_essay 第二題
  (二)承(一)： (1)若可允許之熱損失(heat loss)速率為300 Btu/hr∙ft2，則外層絕熱磚之厚度至少應改為多少(ft)(計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)？（4 分） (2)…
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• 108年 moea_joint_essay 第一題
  計算下列 2 種排列方式所需之熱傳面積及冷媒出口溫度。(計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入)（12 分） (1)同向流式(cocurrent flow)熱交換器（6 分） (2)反向流式(coun…
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• 108年 moea_joint_essay 第二題
  承上，依據計算結果，在實際設計與操作時，哪一種排列方式較佳？請說明理由。（3 分）
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• 107年 moea_joint_essay 第一題
  求總包熱傳系數？（8 分）
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• 107年 moea_joint_essay 第二題
  若潤滑油的出口溫度欲達到 60 ℃，則熱交換器的長度需為多少公尺？（8 分）
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• 107年 moea_joint_essay 第三題
  兩流體熱傳系數差異大，造成熱交換困難，為降低熱交換器的長度，有何改善方式？（4 分）
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• 106年 moea_joint_essay 第一題
  鐵球在熱傳方向之溫度分布。(如【圖 3】所示：內球半徑 ri、外球半徑 r0、內球表面溫度 Ti、外球表面溫度 T0、放熱速率 q、熱傳導係數 K)（10 分）
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• 106年 moea_joint_essay 第二題
  鐵球內表面溫度？(K＝67 Kcal/hr.m.ºＣ)(計算至小數點後第 1 位，以下四捨五入)（5 分)
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• 105年 moea_joint_essay 第一題
  請計算冷卻水之出口溫度為多少(K)？(計算至小數點後第 1 位，以下四捨五入)（3 分）
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• 105年 moea_joint_essay 第一題
  如果空氣層被設定：只會藉由傳導作用來轉換熱量，那麼熱通量(heat flux)是多少(Btu/hr·ft²)？(計算至小數點後第 4 位，以下四捨五入)（5 分）
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• 105年 moea_joint_essay 第二題
  若內管外徑為 2 cm，以內管外側表面面積為基準之總熱傳係數(overall heat transfer coefficient)為 180 W·m⁻²·K⁻¹，請計算此熱交換器的管長應為多少(cm)…
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• 105年 moea_joint_essay 第二題
  若空氣層充滿玻璃棉時，則熱通量(heat flux)是多少(Btu/hr·ft²)？(計算至小數點後第 4 位，以下四捨五入)（5 分）
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• 104年 moea_joint_essay 第一題
  試導證金屬線徑向(r-方向)之溫度分佈式。（10 分）
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• 104年 moea_joint_essay 第二題
  已知此金屬線之 Tw=420 K、k=20 W/m-K、R=0.002 m、L=1 m、Q= 1000 MW/m³，求金屬線中心溫度為多少K？（5分）
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• 104年 moea_joint_essay 第五題
  功率 600 瓦之微波爐烤一隻火雞，假設火雞是實心體，溫度視為均一，亦即不考慮徑向溫度變化，火雞與外界之間熱傳導視為零，微波功率完全被火雞所吸收，微波有均勻加熱特性，假設火雞密度 920 Kg/ m³…
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• 103年 moea_joint_essay 第一題
  冷卻水的出口溫度 (℉)之值。（5 分）
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• 103年 moea_joint_essay 第一題
  請以簡圖說明當熱輻射投射於一表面時，其輻射能與該表面之間所可能產生的情況。（5 分）
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• 103年 moea_joint_essay 第二題
  對數平均溫度差 (ΔT)lm (℉)之值。（5 分）
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• 103年 moea_joint_essay 第二題
  請列式並說明以下定律： (1)克希荷夫輻射定律(Kirchhoff Radiation Law) 。（5 分） (2)傅立葉傳導定律(Fourier Law of Heat Conduction)。…
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• 103年 moea_joint_essay 第三題
  熱交換器的熱交換管長度。（10 分）
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• 102年 moea_joint_essay 第一題
  求本熱交換器的熱傳單位數 NTU(Number of heat transfer unit)的值是多少？（3 分）
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• 102年 moea_joint_essay 第二題
  二、有一溫度計具一次程序之特性，其時間常數(Time constant) 為 1 min。置於 100℉之大水浴槽(Bath)中，當此溫度計達到穩態後，在 t = 0 時將之置於 110℉ 之 Bat…
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• 102年 moea_joint_essay 第二題
  導出本熱交換器的熱交換效率$\varepsilon$ (Effectiveness)，並求出其值。（8 分）
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• 102年 moea_joint_essay 第三題
  求本熱交換器的熱傳率(Heat transfer rate)，流體 A、B的出口溫度及對數平均溫差。（5分）
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• 102年 moea_joint_essay 第四題
  如使用相同的熱交換器，流體的進口溫度也相同，但流向改為逆向流(Countercurrent)，請問 NTU(逆向流)將會大於、等於或小於 NTU(同向流)，為什麼？（2 分）
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• 102年 moea_joint_essay 第五題
  $\varepsilon$ (同向流)將會大於、等於或小於$\varepsilon$ (逆向流)，為什麼？（2 分）
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