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輸送現象與單元操作
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103年 - 103 高等考試_三級_化學工程：輸送現象與單元操作#24976
科目：
輸送現象與單元操作 |
年份：
103年 |
選擇題數：
0 |
申論題數：
6
試卷資訊
所屬科目：
輸送現象與單元操作
選擇題 (0)
申論題 (6)
一、牛頓流體（Newtonian fluid)沿著垂直圓柱管外壁緩慢流下。圓柱管外壁半徑為R， 液膜厚度為(a-1)R (液膜最外圍至圓柱管中心轴距離為aR)。請求解液膜之流場。 (20 分）
二、一風扇將靜止之空氣送入長達45 m之200 mm x 300 mm長方形管道。進入管道之 空氣為15°C及750 mm Hg絕對壓力，流量為0.6 m
3
/s。此時空氣之黏度（viscosity) 為0.019 x 10
-3
kg/m • s。所需之理論功率（theoretical power)為何？空氣之分子量 可視為29。1 kg-mol氣體在標準狀態下之體積為22.4 m
3
。對於平滑之管子而言：在 層流（laminar flow)時，泛寧摩擦係數（Fanning’s friction factor) f = 16/Re ；在紊 流（turbulent flow)時，f = 0.046 Re
-02
，其中 Re 為雷諾數（Reynolds number)。 (20 分）
三、一逆向流（countercurrent flow)之殼管式熱交換器（shell-and-tube heat exchanger) 將2,500 kg/h之油從160
。C
降溫至80。C以下之溫度。流進管内之冷水溫為20
。
C，流 量為4,000 kg/h。此熱交換器基於管外表面積之總熱傳係數（overall heat transfer coefficient)為960 W/m
2
。
C，管子之外表面積為4.1 m
2
。油之比熱為0.72 cal/g
。C
； 水之比熱為1 cal/g
。C
此熱交換器中之油及水之出口溫為多少？（1 cal = 4.1868 J) (25 分）
四、回答下列問題：
㈠對於一圓球表面與外界流體之熱傳可以下列公式描寫： Nu = 2.0 + 0.60 Re
1/2
Pr
1/3
其中 Nu 為紐塞數（Nusselt number) ，Re 為雷諾數（Reynolds number) ，Pr 為 普朗特數（Prandtl number )。請問對於一樟腦圓球在空氣中揮發之質傳相對應公 式為何？（5分
(二)請解釋質傳中之雙膜理論（two-film theory )。（ 5分）
五、在含有7個篩盤（sieve tray)之塔内，一稀釋（dilute)氨（ammonia)之水溶液經 與空氣逆向流（countercurrent flow)接觸將氨氣提（air stripping)。平衡關係式為 y
e
=0.8x
e
。當空氣之莫耳流量（molar flow rate)為水溶液莫耳流量之1.5倍時，90% 之氨可被移除。請問此塔之理想階數（ideal stages )為多少？階效率（stage efficiency)為何？（25 分)
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