民國115年 普通考試 輪機技術 船舶輔機概要
第2題
請寫出熱傳遞的三種基本形式名稱。並說明何謂自然對流（Natural convection）與強制對流（Forced convection），兩者在流體流動上有何…
題目
請寫出熱傳遞的三種基本形式名稱。並說明何謂自然對流（Natural convection）與強制對流（Forced convection），兩者在流體流動上有何本 質上的不同？（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、熱傳遞的三種基本形式為熱傳導（conduction）、熱對流（convection）與熱輻射（radiation）。熱傳導靠分子間動能傳遞，無明顯巨觀流動；熱對流靠流體流動攜帶熱量；熱輻射則以電磁波傳遞，不需介質，三者常同時發生。
- 二、自然對流（Natural convection）是因流體受熱後密度改變，在重力場中產生浮力而自行流動，例如熱壁面附近的空氣上升、機艙內設備表面散熱。其流速由溫差、流體性質與幾何形狀決定，通常以格拉曉夫數（Gr）與雷利數（Ra）描述，熱傳係數較低且不易精確控制。
- 三、強制對流（Forced convection）則由泵、風扇或壓縮機等外力造成壓力差，迫使流體流過熱交換面，例如海水冷卻泵、機艙通風機與滑油冷卻器。其流速由外部設備決定，常以雷諾數（Re）與普朗特數（Pr）建立紐塞爾數（Nu）相關式，熱傳係數通常較高。
- 四、兩者在流體流動上的本質不同，在於驅動來源：自然對流靠浮力，流動強弱與熱傳過程互相耦合；強制對流靠外部機械壓差，流速可獨立設定。前者邊界層較厚、易受安裝角度影響；後者邊界層較薄、雷諾數較高，常呈紊流而強化熱傳。
- 五、工程上可依熱負荷與空間選擇形式；自然對流適用低熱通量、低噪音場合，強制對流適用高熱通量但需考慮泵浦耗能與噪音。若自然與強制對流並存，應以較強者為主並評估混合對流；高溫時另須計入輻射，且汙垢與結垢會顯著降低實際效能。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。