Q187.
某流體沿水平套管中流動,已知內管半徑與外管半徑分別為R1 與R2。若依據水力半徑(hydraulic radius)=
且不計入內外管管壁厚度,則套管中流動的水力半徑為:
化工 · 丙級 · 單元操作 · Q187
難易度分析
3 / 5
此題要求將特定的幾何定義應用於環形流道之計算。考生需正確區分流通截面積與濕周長的組成,並完成代數化簡過程,屬於考驗基礎定義掌握度與推導能力的典型題目。
正確答案:②
②
:正確答案。套管環形流道的水力半徑 rh = (R₂ - R₁) / 2。推導過程:流通截面積 A = π(R₂² - R₁²),濕周長 P = 2π(R₁ + R₂)(內外管壁均接觸流體),故 rh = A/P = (R₂ - R₁)(R₂ + R₁) / 2(R₁ + R₂) = (R₂ - R₁) / 2。
:正確答案。套管環形流道的水力半徑 rh = (R₂ - R₁) / 2。推導過程:流通截面積 A = π(R₂² - R₁²),濕周長 P = 2π(R₁ + R₂)(內外管壁均接觸流體),故 rh = A/P = (R₂ - R₁)(R₂ + R₁) / 2(R₁ + R₂) = (R₂ - R₁) / 2。錯誤選項解析
- ①
:此選項可能為 (R₂ - R₁),僅代表內外管的徑向間隙距離,並非水力半徑。水力半徑需考慮流通截面積與濕周長的比值,而非單純的幾何間距。 - ③
:此選項可能為 (R₂² - R₁²) / 2 或其他錯誤形式,忽略了濕周長中內外兩側管壁均需計入的關鍵條件,導致公式化簡錯誤。 - ④
:此選項可能為 (R₂ - R₁) / 4 或類似變體,錯誤地將分母係數設為 4。正確分母應為 2,源自環形流道濕周長為 2π(R₁ + R₂) 的幾何關係。
Learning Tip
"水力半徑 (hydraulic radius) 的定義為 流通截面積除以濕周長,是流體力學中計算雷諾數與摩擦損失的關鍵參數。套管環形流道為化工熱交換器與雙管式設備的常見幾何形式,考試常以不同半徑/直徑表示法混淆考生,需特別注意題目給定的是半徑 (R) 還是直徑 (D),兩者換算後結果形式不同。另需牢記濕周長必須包含所有與流體接觸的固體邊界,環形流道中內外管壁均需計入。"
學員答題分佈
①
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0%②
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0%③
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0%此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析!
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