114年:呼治儀器

有關pneumotachograph 的敘述,下列何者錯誤?

Avortex ultrasonic flowmeter 不受氣體溫度、密度及黏滯性影響
Bvortex ultrasonic flowmeter 可測量吸氣及呼氣的雙向氣流
CFleisher pneumotachnograph 測量層流較準確
Dultrasound pneumotachograph 是利用都卜勒效應(Doppler effect)之原理

詳細解析

本題觀念:

本題綜合考各類 pneumotachograph(氣流速度計)的特性,尤其聚焦 vortex ultrasonic flowmeter 的方向限制以及 Fleisch 型的適用條件。

選項分析

  • (A) Vortex ultrasonic flowmeter 不受氣體溫度、密度及黏滯性影響 → 正確 Vortex 超音波流量計是利用渦流脫落頻率來計算流速,此頻率主要與流速和 bluff body 幾何有關,不受氣體物性(溫度、密度、黏度)顯著影響。

  • (B) Vortex ultrasonic flowmeter 可測量吸氣及呼氣的雙向氣流 → 錯誤 ✗ Vortex 型超音波流量計只能測量單向氣流。其原理是偵測氣流通過鈍體後產生的 von Karman 渦流脫落頻率,該頻率只反映流速大小,不反映流向。不論氣體從哪邊流入,都會產生渦流,因此無法區分吸氣或呼氣方向。能測雙向氣流的是 nonvortex(穿越時間)型超音波流量計。

  • (C) Fleisch pneumotachograph 測量層流較準確 → 正確 Fleisch pneumotachograph 的設計基礎就是 Poiseuille's Law(泊肅葉定律),透過大量平行毛細管將氣流轉為層流,使壓差與流量呈線性關係。在層

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