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108年 - 108 高等考試_三級_化學工程：輸送現象與單元操作#77724

科目：輸送現象與單元操作 | 年份：108年 | 選擇題數：0 | 申論題數：7

試卷資訊

所屬科目：輸送現象與單元操作

選擇題 (0)

申論題 (7)

⑴ 試 詳 述 質 量 傳 送 中 的 薄 膜 質 傳 理 論 （ film theory ） 與 滲 透 理 論 （penetration theory）。
⑵試詳述蒸發器容量（evaporator capacity）與蒸發器經濟性（evaporator economy）的意義及其分別提升的方法。
二、利用一離心泵（centrifugal pump）以 3 ft3/min 流率，從一開口的儲槽輸 送 180℉的水 （水蒸氣壓為 7.51psi，黏度 2.25×10-4 lb/ft-s，密度 60.6 lb/ft3） 。 水槽出口位於泵的上方 5 ft 處。泵吸入管線為內直徑 4 in 的不鏽鋼管，長 度為 8 ft。若摩擦因子可依 f = 0.0791Re-0.25 計算，當水槽中水位維持在其 出口上方 2 ft 時，試計算此泵系統有效的淨正吸水頭（available NPSH） 。 註：1 psi = 27.68 in 水柱。（20 分）
三、利用逆流式套管熱交換器（countercurrent double-pipe heat exchanger）， 以 220°F 凝結水蒸汽（condensing steam）將空氣自 80°F 加熱至 180°F。 假設主要熱傳阻力控制在空氣熱對流部分。已知空氣熱對流的熱傳係數 （h）經驗式為 Nu = 0.023 Re0.8 Pr 0.4，式中 Nu 為納瑟數（Nusselt number） 、 Re 為雷諾數（Reynolds number） 、Pr 為普蘭多數（Prandtl number）。若 改用 250°F 凝結水蒸汽加熱空氣自 80°F 加熱至 180°F，試問所能加熱空 氣的質量流率為原加熱空氣質量流率的多少倍？（20 分）
⑴試以解析法計算最少理論塔板的數量。
⑵試以解析法計算最小回流比（L / D）。
五、二氧化碳（A）可被氫氧化鈉水溶液（B）吸收，並進行一階不可逆反應， A + B → AB，其單位體積反應速率為 R A = −k1C A。由於反應生成物濃度 很低，可假設為擬二元（pseudobinary）系統。已知二氧化碳在水溶液界 面的平衡濃度為 C Ao ，由於溶解度低，在溶解液膜（ δ ）外，二氧化碳的 濃度為 C Aδ 。若氣液接觸面積為 S，試計算二氧化碳在氫氧化鈉水溶液 中的吸收速率。（24 分）