热量输送原理

1、第五篇熱量輸送原理實 力 測 驗一、選擇題：（）1.熱傳送之驅動力是(A)速度差(B)能量差(C)濃度差(D)壓力差(E)溫度差。（）2.下列敘述何者正確？(A)熱平衡是靜態平衡(B)熱可以直接儲存(C)熱可以由高能量的物體傳至低能量的物體(D)固體是藉由分子之振動來傳導熱量(E)達熱平衡時淨熱傳速率為零。（）3.熱傳送之方式有(A)1(B)2(C)3(D)4(E)5種。（）4.外太空熱之傳送主要是靠(A)傳導(B)對流(C)傳導與對流(D)輻射(E)輻射與對流。（）5.對流熱傳送之方式有兩種，即自然對流與強制對流，何者之熱傳係數較大？(A)自然對流(B)強制對流(C)相同(D)視流體種類而定

2、(E)無法比較。（）6.在強制對流熱傳中，Nu與那些無因次群有關？(A)Re、Pr(B)Re、Gr(C)Gr、Pr(D)Re、Sc。（）7.流體以層流方式流經圓管時之熱傳公式為NuaPrbRec，則其中(A)b1/3，c1/2(B)b1/3，c4/5(C)b1/2，c4/5(D)b1/3，c1/3。（）8.流體以層流方式流經圓管，當流速加倍時，h變為原來的(A)24/5(B)22/3(C)21/2(D)21/3倍。（）9.流體以亂流方式流經圓管，當流速加倍時，h變為原來的(A)24/5(B)22/3(C)21/2(D)21/3倍。（）10.樟腦丸置於衣櫃內，其與空氣之熱傳公式是納數等於(A)1

3、(B)0.5(C)2(D)4(E)10。（）11.一直徑為5，溫度為300之球體，浸於60之靜止流體中，在穩定狀態下，h為k的(A)2(B)10(C)20(D)40倍。（）12.下列敘述何者正確？(A)熱能以電磁波方式，向四周傳播者，稱為對流(B)黑體之輻射強度與絕對溫度之三次方成正比(C)黑體之最大輻射強度的波長與絕對溫度成反比(D)以上皆非。（）13.關於黑體之敘述何者正確？吸收率為1 放射率為1 折射率為1 穿透率為1(A)(B)(C)(D)(E)。（）14.灰體之放射率(A)與物質種類、溫度有關(B)與物質種類無關、但與溫度有關(C)與物質種類、溫度皆無關(D)與物質種類有關、但與溫度

4、無關。（）15.下列何種物體之穿透率為零？(A)玻璃(B)空氣(C)金屬固體(D)塑膠(E)以上皆是。（）16.任何物體只要其溫度高於若干皆會產生熱輻射？(A)0(B)25(C)300(D)-273(E)1000。（）17.有關熱輻射之敘述何者錯誤？(A)任何物體在絕對零度以上都有輻射之本能(B)在真空中亦能傳送輻射(C)以電磁波方式向四周傳送(D)黑體吸收率為(E)須經外力作用才能產生輻射。（）18.吸收率不隨溫度而變的是(A)黑體(B)暗體(C)灰體(D)金屬體(E)非金屬。（）19.黑體之輻射量與絕對溫度之幾次方成正比(A)5(B)4(C)3(D)2(E)1。（）20.下列那一個定律，說

5、明輻射體的溫度愈高，其輻射波之波長愈短(A)史帝芬波茲曼定律(B)韋恩位移定律(C)餘弦定律(D)克希荷夫定律。二、填充題：1.熱會由傳向，而其傳送的方式有、及。2.傳導的介質是或，對流的介質是，輻射不需介質即可傳送。3.動量傳送的驅動力是，熱傳送的驅動力是溫度差，質量傳送的驅動力是。4.由於流體本身密度差而引起之流動稱為，由於外力所造成的流動稱為。5.因穩態熱傳導所造成的熱流通量（q/A）與溫度梯度之比值，稱為。6.物質的熱傳導係數的大小順序為。7.熱傳係數為與溫度差之比值。8.熱擴散係數定義為，單位是。9.流體流經固體壁的薄膜熱傳係數為h，熱傳送面積為A，則其對流熱傳送的薄膜熱阻為。10.

6、吸收率恆等於放射率，且不隨溫度而變的物質有及；穿透率為零的物質有及。11.黑體的吸收率等於放射率等於，反射率等於穿透率等於。三、問答與計算：1.何謂熱傳導？何謂熱對流？何謂熱輻射？其介質又各為何種物質？答：傳導：定義：在一存有溫度梯度的連續介質中，熱量在不伴隨介質明顯運動的情況下，從高溫處傳送至低溫處的熱傳方式，稱為傳導。固體或靜止的流體。對流：定義：在一存有溫度梯度的連續介質中，熱量藉由介質運動攜帶而傳送的方式，稱為對流。介質：流動的流體。2.比較自然對流與強制對流的差異？答：自然對流：由於溫度差，造成密度差所產生的對流，稱為自然對流。強制對流：需藉助外力（如攪拌器的攪拌、泵的抽送）才能發生

7、的對流，稱為強制對流。3.何謂傅立葉定律？寫出傅立葉定律公式，並解釋式中各項的物理意義。答：敘述：單方向穩態熱傳導所造成之熱流通量與熱傳方向的溫度梯度成正比。公式：在穩定狀態下式中q：因單方向穩態熱傳導所造成之熱流率。q/A：因單方向穩態熱傳導所造成之熱流通量。A：熱傳面積（需與熱傳方向垂直）。dT/dx：溫度梯度，即在熱方向單位距離所產生之溫度差。4.何謂牛頓冷卻定律？寫出牛頓冷卻定律公式，並解釋式中各項的物理意義。答：敘述：流體與固體壁之間因對流熱傳送所產生的熱流通量與兩者間溫度差成正比。公式：式中q/A：流體與固體壁之間因對流熱傳送所產生的熱流通量。T：流體與固體壁之間的溫度差。5.如右

8、所示之三層平板串聯，在穩態熱傳導時，熱傳的方向為何？將三層平板之導熱度依大小順序排列。答：由左向右傳送。6.熱導度為0.1Kcal/hr-m-的牆壁，其內外側溫度分別是1200及200，若每平方公尺之熱損失欲低於500Kcal/hr，則爐壁之厚度須大於若干？答：7.爐壁厚為20之方形耐火爐，爐壁之熱傳導係數為0.02W/m-K，爐壁內側溫度是1000，若其每平方公尺之損失率為900W，則爐壁外側之溫度為若干？答：8.一焚化爐自內向外由250、k1.2W/m-K之防火磚，120、k0.1W/m-K之耐熱磚及250、k0.8W/m-K之普通磚建造而成。若爐內壁溫度為1500K，外壁溫度為350K，

9、則單位面積之熱損失（q）為多少W/m2？又耐火磚與普通磚界面溫度（T）為若干K？答：防火磚：耐火磚：普通磚：9.厚度為0.1m之均勻材料，熱傳導係數為0.54Kcal/hr-m-，二側溫度分別維持為100及50，則熱單位面積之熱損失率為若干Kcal/hr-m2？答：10.ID5in，OD6in之鋼管，外面包以厚5in之石棉保溫材料，設鋼管及石棉之導熱度分別為26及0.04 Btu/hr-ft-，管內側及保溫材料外側之溫度分別500為及90，則每呎管長的熱損失率為若干Btu/hr？又鋼管與保溫材料之界面溫度為若干？答：鋼管：石棉：11.內置加熱圈之中空圓柱體，其每呎放熱速率為1500Btu/hr

10、，若其內外徑分別為4in及8in，導熱135度為2.5Btu/hr-ft-，外側溫度為180，則內側溫度為若干？答：12.400，2atm之空氣（0.026cP，k0.021Btu/hr-ft-，Pr0.69）以40ft/s之流速流經管徑為1.0in之圓管，若管壁傳給氣體之熱流通量一定，且沿流動方向管壁溫度皆高於流體40，試求單位管長的熱傳送率為若干Btu/hr？答： 介於，且，故 -13.黑體熱輻射之單色最大輻射量的波長經測定為2.0×10-6m，則此黑體之溫度為若干K？答：14.兩大小相同之黑體平板，溫度分別為700及600oR，則兩平板因輻射所造成之熱流通量為若干Btu/hr-ft2？答：15.解釋名詞：輻射體 灰體 放射率 暗體 輻射強度。答：輻射體：而溫度高於絕對零度（-2730K）的物體，皆可將其本身的熱量以電磁波的方式向四周傳播，稱之為輻射體。灰體：吸收率等於放射率且為定值不隨溫度而變的物體，稱之為灰體。放射率：一物體的放射率定義為該物體的輻射強度，與同溫下黑體輻射強度的比值。暗體：輻射無法穿透的物體，即穿透率為零的物體，稱之為暗體。輻射強度：輻射體單位時間經單位面積所放射出的能量，