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101年 - 101 高等考試_三級_化學工程：輸送現象與單元操作#26521

科目：輸送現象與單元操作 | 年份：101年 | 選擇題數：0 | 申論題數：9

試卷資訊

所屬科目：輸送現象與單元操作

選擇題 (0)

申論題 (9)

一、有一水平放置的噴嘴（nozzle），上下游兩端之直徑分別為 6 cm與 3 cm。若密度為 1000 kg/m3 、黏度為1×10 −3 的水以 0.05 m3 /s的體積流率流經該噴嘴而排放至 大氣中，假設在固體表面上的摩擦力可以忽略，試計算作用於噴嘴上的合力（resultant force）。（25 分）
二、有一個邊長為 3 m的正立方體儲水槽，置放於地面上，槽頂有一排氣孔與大氣相通， 槽內儲存密度與黏度分別為 1000 kg/m3 與1×10-3 kg/ms  的水，槽內並裝設有一浮球 式液位控制器，可以控制補充水量及維持液位高度。在儲水槽的底部水平連接一內 徑為 1 mm，長度為 6 m的排水圓管，藉以將水持續排放到大氣中，作為其它供水用 途。若欲將水的排放速率固定為1×10−7  m 3 /s，則儲水槽內的液位高度需要維持在多 少公尺？假設進入排水管入口的能量損失可以忽略。（25 分）
⑴計算水流之對流熱傳係數。（10 分）
⑵在水與鋼板接觸的位置，水中與鋼板中之溫度梯度各為何？（10 分）
⑶繪出一簡圖說明鋼板中與鄰近的水中之溫度分布。（5 分）
⑴簡要說明蒸餾的原理。（5 分）
⑵說明微分蒸餾（differential distillation）與閃蒸（flash distillation）之差異性。（5 分）
⑶對於A與B雙成分混合物的閃蒸操作，推導關聯氣相中成分A之摩耳分率y、液相 中成分A之摩耳分率x、進料中成分A之摩耳分率xf、單位時間進料摩耳數F、單位 時間蒸發摩耳數V及單位時間留存在液相之摩耳數S的方程式。（5 分）
⑷對於 A 與 B 雙成分混合物的閃蒸操作，若已知進料的蒸發分率（V/F），說明如 何利用 x-y 圖中的氣-液平衡曲線，以作圖法迅速決定閃蒸後氣液兩相中成分 A 的 摩耳分率。（10 分）