แนวข้อสอบ กว. Heat Transfer พร้อมเฉลย

หัวข้อ “Heat Transfer” เป็นส่วนหนึ่งของการสอบใบอนุญาตภาคีวิศวกร (กว.) บน TUE.expert มีข้อซ้อมหัวข้อนี้ 25 ข้อ อยู่ใน 1 ชุดซ้อม ด้านล่างคือตัวอย่าง 5 ข้อ พร้อมเฉลยและคำอธิบาย ลองตอบเองก่อน แล้วกด “ดูเฉลย” ใต้แต่ละข้อเพื่อตรวจคำตอบ

ตัวอย่างข้อสอบ Heat Transfer 5 ข้อ

1. 1. ผิวโปร่งแสง (semitransparent surface) หนึ่งได้รับรังสีตกกระทบ (irradiation) G = 800 W/m2 โดยผิวนี้มีค่าการดูดกลืนรังสี (absorptivity) α = 0.3 และค่าการสะท้อนรังสี (reflectivity) ρ = 0.2 ส่วนที่เหลือผ่านทะลุผิวไป จงหาอัตราการส่องผ่าน (transmitted radiation) ต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่

   • A. 160 W/m2
   • B. 240 W/m2
   • C. 400 W/m2
   • D. 480 W/m2
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ C — 400 W/m2

   จากสมดุลรังสี α + ρ + τ = 1 จะได้ τ = 1 − 0.3 − 0.2 = 0.5 ดังนั้นรังสีที่ส่องผ่าน = τG = 0.5×800 = 400 W/m2 ตัวเลือกอื่นเกิดจากการคำนวณ τ ผิดหรือสลับใช้ α หรือ ρ แทน τ

2. 2. ผนังเตาเผาหนา 0.2 m มีค่าการนำความร้อน k = 1.2 W/m·K ผิวด้านในสัมผัสแก๊สร้อนอุณหภูมิ 800°C โดยมีสัมประสิทธิ์การพาความร้อน h1 = 25 W/m2·K ส่วนผิวด้านนอกสัมผัสอากาศอุณหภูมิ 25°C โดยมีสัมประสิทธิ์การพาความร้อน h2 = 10 W/m2·K จงหาฟลักซ์ความร้อน (heat flux) ที่ถ่ายเทผ่านผนังนี้ในสภาวะคงตัว

   • A. 2,906 W/m2
   • B. 2,527 W/m2
   • C. 3,750 W/m2
   • D. 4,650 W/m2
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ B — 2,527 W/m2

   ความต้านทานเชิงความร้อนรวมต่อพื้นที่ R total = 1/h1 + L/k + 1/h2 = 0.04 + 0.1667 + 0.1 = 0.3067 m2·K/W จึงได้ q = ΔT/R = 775/0.3067 ≈ 2,527 W/m2 ผู้ที่คิดเฉพาะการนำความร้อนโดยไม่รวมความต้านทานการพาจะได้คำตอบสูงเกินจริงที่ 4,650 W/m2

3. 3. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อซ้อนไหลสวนทางกัน (counter-flow) ของไหลร้อนเข้าที่ 100°C ออกที่ 60°C ของไหลเย็นเข้าที่ 20°C ออกที่ 50°C จงคำนวณค่าผลต่างอุณหภูมิเฉลี่ยแบบล็อก (LMTD) ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนี้

   • A. 44.8°C
   • B. 45.0°C
   • C. 50.0°C
   • D. 40.0°C
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 44.8°C

   LMTD = (ΔT1 − ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2) = (50 − 40)/ln(50/40) ≈ 44.8°C ตัวเลือก 45.0°C เป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตธรรมดาซึ่งให้ผลคลาดเคลื่อนเมื่อ ΔT1 ≠ ΔT2

4. 4. พื้นผิวทึบแสง (opaque surface) หนึ่งได้รับรังสีตกกระทบ (irradiation) G = 800 W/m² โดยมีค่าการสะท้อน (reflectivity) ρ = 0.35 และค่าการดูดกลืน (absorptivity) α = 0.65 จงหาอัตราการแผ่รังสีที่ถูกดูดกลืนต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่

   • A. 520 W/m²
   • B. 280 W/m²
   • C. 800 W/m²
   • D. 455 W/m²
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 520 W/m²

   พลังงานที่ถูกดูดกลืน Gabs = αG = 0.65×800 = 520 W/m² ตัวเลือก 280 W/m² คือพลังงานที่สะท้อนกลับ (ρG) ไม่ใช่ส่วนที่ถูกดูดกลืน

5. 5. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อซ้อนไหลสวนทางกัน มีอัตราความจุความร้อนต่ำสุด Cmin = 2,000 W/K อัตราความจุความร้อนสูงสุด Cmax = 3,000 W/K และ NTU = 1.5 ของไหลร้อนเข้าที่ 150°C ของไหลเย็นเข้าที่ 30°C จงประมาณอัตราการถ่ายเทความร้อนจริงของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนนี้ โดยใช้สูตรประสิทธิผลของการไหลสวนทางกัน ε = [1 − exp(−NTU(1−Cr))] / [1 − Cr·exp(−NTU(1−Cr))] เมื่อ Cr = Cmin/Cmax

   • A. 158.5 kW
   • B. 240.0 kW
   • C. 120.0 kW
   • D. 200.0 kW
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 158.5 kW

   Cr = 2,000/3,000 = 0.667 แทนค่าในสูตรประสิทธิผลของการไหลสวนทางกันได้ ε ≈ 0.66 จากนั้น Q = ε×Cmin×(Th,in − Tc,in) = 0.66×240,000 ≈ 158.5 kW ตัวเลือก 240.0 kW คือ Qmax ซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อ ε = 1 เท่านั้น

ชุดซ้อมที่มีหัวข้อ Heat Transfer

• กว. ภาคีวิศวกรเครื่องกล ชุดที่ 2 หมวดวิชาเฉพาะ — ชุดจำลองสอบเต็ม 99 ข้อ99 ข้อ
  ฿159

หัวข้ออื่นในแนวข้อสอบ กว.