104年 - 104 專技高考_化學工程技師：輸送現象與單元操作#41528

科目：輸送現象與單元操作 | 年份：104年 | 選擇題數：0 | 申論題數：4

試卷資訊

所屬科目：輸送現象與單元操作

選擇題 (0)

申論題 (4)

一、請繪出分餾塔（fractionating tower）的示意圖。在圖中指出：進料（feed）、塔底產品（ bottom product ）、塔頂產品（ overhead product ）、增濃段（ enriching section）、汽提段（stripping section）、回流（recycle）、冷凝器（condenser）及再沸器（reboiler）。（17 分）

二、有一個很大的平板，在 x 方向的厚度為 2L，在 y 及 z 的方向都是無窮大。平板的溫度為 T，它只是 x 方向的函數。在平板的兩端 x＝L 處及 x＝-L 處（x＝0 在板的中央）溫度都維持在 Tw。平板會產生熱量，單位時間、單位體積所發出的熱量為 R。請由殼的能量均衡（shell energy balance）開始，導出穩態（steady state）下溫度 T 與地點 x 的關係式。（25 分）

三、空氣和二氧化碳的混合氣（氣體莫耳流率 V₂ ＝100 kg mol/h，二氧化碳莫耳分率 y_A2＝0.20）和純水（液體莫耳流率 Lo＝300 kg mol/h，二氧化碳莫耳分率 x_Ao＝0）流入一個混合器中混合（溫度＝293 K，壓力＝1.0 atm）。氣體和液體完全混合且平衡後由混合器中分別離開。氣體莫耳流率為 V₁，二氧化碳莫耳分率為 y_A1；液體莫耳流率為 L₁，二氧化碳莫耳分率為 x_A1。293 K，1 atm 下的亨利定律（Henry’s law）為 y_A1＝0.142×10⁴ x_A1。請算出 L₁ 與 V₁ 的莫耳流率分別為多少 kg mol/h 及 x_A1 和 y_A1 的值分別為多少？假設水不會揮發進入氣相。（30 分）

四、在直徑 5 cm 濕壁塔（wetted-wall column）牆壁流下的是水，水會蒸發進入空氣中。請求出在雷諾數 Re＝10,000、40℃及 1 atm 下，水外面空氣薄膜的有效厚度（effective thickness）δ為多少 cm？參考資料： 40℃，1 atm 下空氣密度ρ=1.129×10^-3 g/cm³，黏度μ＝0.0186 cp；水在空氣中的擴散係數 D_AB＝0.288 cm²/s；Sh＝0.023 Re^0.81Sc^0.44；在薄膜理論下 kc＝D_AB/δ，其中 kc 為質傳係數；D_AB 為擴散係數；δ為空氣薄膜有效厚度。Sh ≡ kc D/D_AB，其中 D 為濕壁塔直徑。（28 分）