申論 1一牛頓流體（Newtonian fluid）以層流（laminar flow）流經長度為L、半徑為R 之水平圓管。流體之密度ρ 及黏度μ 皆為定值。進出口壓力差為ΔP。㈠請求解體積流率（volumetric flow rate）Q。（15 分）㈡請求解泛寧摩擦係數（Fanning friction factor）f 與雷諾數（Reynolds number）Re間之關係式。（10 分）㈢上述所得摩擦係數f與雷諾數Re間之關係式，是否適用於非圓形管內層流之流動？並請解釋其理由。（4 分）㈣對於平滑圓管之紊流（turbulent flow）而言，f = 0.046 Re（5 × 10< Re < 1 × 10）。請問此公式是否適用於非圓形管內紊流之流動？並請解釋其理由。（4 分）㈤如上述層流或紊流之摩擦係數公式可適用於非圓形管內之流動，此時雷諾數Re 之直徑應如何定義？（5 分）
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申論 2使用一泵將25℃之水從位於地平面之蓄水池輸送至高處之吸收塔，水流量為9 m3/h，水之密度為998 kg/m3。水管出口高於地平面5 m。從蓄水池至水管出口之50-mm 水管的摩擦損耗（friction loss）共為2.5 J/kg。假如泵只能輸出0.1 kW 的功率，蓄水池的水面須維持在何高度？（20 分）
申論 3一泵在夜間時利用離峰電力將河水輸送至離河面500 ft 高之山丘上蓄水池。在日間時將蓄水池之水經渦輪（turbine）回流至河流以協助日間供電。水之密度為62.3 lb/ft3。㈠輸送河流水共用到兩條各長2,500 ft 的30-inch 圓管，流量各為20,000 gal/min。管路之摩擦損耗（friction loss）相當於15 ft 水柱。如泵效率（efficiency）為85%，所需之泵功率（power）為多少馬力（horsepower）？（15 分）㈡日間回流如流量相同，渦輪效率為85%，渦輪產生之功率為多少馬力？（5 分）㈢此水力儲能系統之總效率（overall efficiency）為何？（2 分）單位換算：1 ft3/s = 448.83 gal/min, 1 ft = 12 in, g = 32.174 ft/s2, 1 hp = 550 ft．lb /sf
申論 4一逆向流（counterflow）之熱交換器中，熱流從120℃降溫為40℃，冷流從20℃增溫為60℃。如熱交換器以同向流（parallel flow）操作，熱流及冷流之出口溫各為多少？（20 分）