作者thermalBolo (熱亭照麵包)
看板ChemEng
標題[問題] 問一題熱力學的問題..（摘自化工程序考題）
時間Fri Feb 17 10:56:26 2012
這題目也有點像單操，但似乎不能用單操的MEB eqn求得其解，
所以我思考是不是該用化工熱力學的方式去求解？
想請各位前輩不吝指正。
題目如下：（摘自97年國考 化工程序考題）
五、將離地面15 公尺深的井水以3 hp（1 hp = 745.7 瓦特（W））的馬達（效率為65%）
以每小時2000 公斤之速率打至離地面185 公尺高的儲水槽（液面保持一定）；為
防止冬天結冰，以一加熱器以每小時30,000 仟焦耳（KJ）熱量注入系統中，而整個
系統熱損失為每小時25,000 仟焦耳，假設井水溫度為35℉，求儲水槽中之水溫度
為多少？（水之比熱為4.187KJ/（kg．K））。（20 分）
我的解法：
由pump的 Ws ＝ － η*Pp/質量流率 ，求得 Ws
再代入 1st Law for a steady-state opened system：
ΔH ＋Δ動能差/質量 ＋Δ位能差/質量 ＝ Q －Ws
然後 以［pump＆加熱器］內部流體 為系統，將單位質量動能差、位能差 忽略不計，
得：ΔH ＝ Q －Ws
最後，由
質量流率 *ΔH ＝ 質量流率 * Cp * (T2－T1) ＝ Q゛－Ws゛ ----(1)
將Q゛＝(30,000－25,000)*1000 ＝ 5*10^6 J/hr
Ws゛＝ 質量流率 * Ws ＝ －η*Pp ＝－0.65*3*745.7 J/s
＝-0.65*3*745.7*3600 J/hr
T1＝(35-32)*5/9＝1.67 ℃ or K
Cp＝4187 J/kg*K
m゛＝質量流率＝ 2000 kg/hr
代入(1)式中，
得
T2－T1＝T2－1.67＝1.22， 而求得 T2＝2.89℃
→儲水槽內水溫為 2.89 ℃
請問各位前輩們，我這樣的解法對嗎？ 有沒有什麼問題呢？
謝謝您～ ^^
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◆ From: 111.248.4.88
※ 編輯: thermalBolo 來自: 111.248.4.88 (02/17 10:56)
1F：→ badiverson:我有用MEB算耶~算出來跟你差0.5度-,- 218.35.253.205 02/17 23:02
2F：→ badiverson:但是用MEB還是要回歸到熱力學定律 218.35.253.205 02/17 23:05
3F：→ badiverson:因為MEB就是從熱力學第一定律導出來的 218.35.253.205 02/17 23:06
4F：推 badiverson:對了,你少考慮到位能差了 218.35.253.205 02/18 15:12
5F：→ thermalBolo:恩.因我將流經pump＆heater的流體 114.45.161.180 02/19 00:04
6F：→ thermalBolo:視為一系統，只考慮通過pump和heater 114.45.161.180 02/19 00:05
7F：→ thermalBolo:的焓變化量，所直接造成的溫度改變 114.45.161.180 02/19 00:06
8F：→ thermalBolo:所以就得到了這個答案.... 114.45.161.180 02/19 00:07
9F：→ thermalBolo:請問位能真的要考慮嗎？ 114.45.161.180 02/19 00:07
10F：→ thermalBolo:(因我在想..在平地的管內流體和高處的 114.45.161.180 02/19 00:08
11F：→ thermalBolo:管內流體是否真會有溫度差？在忽略MEB 114.45.161.180 02/19 00:09
12F：→ thermalBolo:忽略摩擦損失能量的前提下, 114.45.161.180 02/19 00:10
13F：→ thermalBolo:－Ws＝ΔE/kg＋ΔU/kg＋ΔP/ρ－hf 114.45.161.180 02/19 00:13
14F：→ thermalBolo:pump為流體系統帶來了壓力能， 114.45.161.180 02/19 00:14
15F：→ thermalBolo:而因為高度差的位能損耗，將壓力能給 114.45.161.180 02/19 00:15
16F：→ thermalBolo:抵銷了，所以我沒有考慮位能差.... 114.45.161.180 02/19 00:16