作者thermalBolo (熱亭照麵包)
看板ChemEng
標題Re: [問題] 問一題熱力學的問題..
時間Sun Feb 19 00:21:56 2012
※ 引述《thermalBolo (熱亭照麵包)》之銘言：
: 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)
→ badiverson:我有用MEB算耶~算出來跟你差0.5度-,- 218.35.253.205 02/17 23:02
→ badiverson:但是用MEB還是要回歸到熱力學定律 218.35.253.205 02/17 23:05
→ 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
推 badiverson:對了,你少考慮到位能差了 218.35.253.205 02/18 15:12
恩..
因我將流經pump＆heater的流體視為一系統，只考慮通過pump和heater的焓變化量，
所直接造成的溫度改變，所以就得到了這個答案....
請問大大：真的要考慮位能嗎？
（因我在想..在平地的管內流體和高處的管內流體是否真會有溫度差？
在忽略MEB摩擦損失能量的前提下，－Ws＝ΔE/kg＋ΔU/kg＋ΔP/ρ－hf，
pump為流體系統帶來了壓力能，而因為高度差的位能損耗，
將壓力能給抵銷了，所以我沒有考慮位能差....）
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◆ From: 114.45.161.180
※ 編輯: thermalBolo 來自: 114.45.161.180 (02/19 00:22)
1F：推 badiverson:你的C.V 只取到pump and heater的話 218.35.253.205 02/19 02:39
2F：→ badiverson:而不考慮位能差,變成只是平行的輸送 218.35.253.205 02/19 02:40
3F：→ badiverson:但是題目是說 吸取離地3M,打到高度185M 218.35.253.205 02/19 02:41
4F：→ badiverson:PUMP的設置不單單只是提供流體從原本 218.35.253.205 02/19 02:42
5F：→ badiverson:低壓->高壓 轉成 高壓->低壓進而流動 218.35.253.205 02/19 02:42
6F：→ badiverson:亦可以克服高度差等等等 218.35.253.205 02/19 02:43
7F：推 badiverson:至於你說的位能問題的話 218.35.253.205 02/19 02:46
8F：→ badiverson:我舉個很簡單的例子來說 218.35.253.205 02/19 02:46
9F：→ badiverson:對於一公斤的水要改變其內能1KJ需要多 218.35.253.205 02/19 02:47
10F：→ badiverson:少高度,簡單算一下大概要102公尺 218.35.253.205 02/19 02:49
11F：→ badiverson:但是利用加熱來改變1KG水的內能1KJ 218.35.253.205 02/19 02:50
12F：→ badiverson:就只要0.239度左右 218.35.253.205 02/19 02:50
13F：→ badiverson:這樣你就知道說在現實上是有溫度差 218.35.253.205 02/19 02:52
14F：→ badiverson:但是我們感覺不出來而已 218.35.253.205 02/19 02:52
15F：推 badiverson:不知道這樣說你懂不懂@@ 218.35.253.205 02/19 03:04
16F：推 YJM1106:現在常常在算這個XD 搞食品工廠化工製程 114.32.140.100 02/19 12:43
17F：→ thermalBolo:謝謝badiverson，我搞懂了.... 111.248.3.189 02/20 09:54
18F：→ thermalBolo:剛剛翻了林隆化熱書第一章第二題， 111.248.3.189 02/20 09:54
19F：→ thermalBolo:已經說明了流動系統焓H必須考慮Ep和Ek 111.248.3.189 02/20 09:55
20F：→ thermalBolo:ie流動系統所在位置高度,會影響焓數值 111.248.3.189 02/20 09:57
21F：→ thermalBolo:原來MEB eqn: 泵Ws 賦予了Ek、Ep、ΔP 111.248.3.189 02/20 10:17
22F：→ thermalBolo:而管線賦予了-hf 111.248.3.189 02/20 10:17
23F：→ thermalBolo:但在1st Law: 系統溫度變化來自ΔH， 111.248.3.189 02/20 10:18
24F：→ thermalBolo:而ΔH焓變化來自軸功、熱、動能、位能 111.248.3.189 02/20 10:20
25F：→ thermalBolo:設定的流體系統ΔEk可忽略,ΔEp不可略 111.248.3.189 02/20 10:22
26F：→ thermalBolo:謝謝大大,您真熱心,以後多交流,thx ^^ 111.248.3.189 02/20 10:24
27F：推 badiverson:我目前在當兵啦xd 有時候也會加減看 218.35.253.205 02/25 00:43
28F：→ badiverson:輸送 化動熱 所以還有點印象 218.35.253.205 02/25 00:44