111年 - 111 高等考試_三級_化學工程：輸送現象與單元操作#109267

科目：輸送現象與單元操作 | 年份：111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)

一、一環狀壁（annular wall）之內半徑及外半徑分別為 r₀ 及 r₁，其上之壁溫分別為 T₀ 及 T₁（T₀＞T₁）。此管壁之熱傳導度（thermal conductivity）隨溫度線性變化，從內管壁之 k₀ 變化至外管壁之 k₁。環狀壁之長度為 L。請求解經管壁之熱流量（heat flow through the wall）。

(一)請計算每 100 ft 管長之壓力降。

(二)假如每 100 ft 管長之壓力降限制為 2 lbf / in.2 以內，最大容許之水流速為多少？

單位換算：1ft = 12 in.，1in. =2.54 cm，1poise = 0.0672 lb/ft．s， 1lb = 0.45359 kg，g = 32.174 ft/s ² ，1lb f = 32.174 lb．ft/s ² 。

三、欲以一幾何相似（geometrically similar）之小攪拌槽（agitated tank）實驗來預測大攪拌槽之流場，大攪拌槽及小攪拌槽置於中心之動葉輪（impeller）直徑分別為 DI 及 DII，請問大小攪拌槽動葉輪轉速之關係及大小攪拌槽所使用液體物性（physical property）之關係為何？

(一)此熱交換器熱傳面積為多少？

(二)如冷水及四氯化碳之流量及進口溫度均不變，但改以逆向流（counter current flow）於此熱交換器交換熱量，熱傳係數假設不變，請問逆向流熱交換量為同向流時之多少倍？

五、一批粗戊烷（crude pentane）包含 12 mol %正丁烷（n-butane）及 88 mol %正戊烷（n-pentane）。如以大氣壓力下之批次蒸餾（batch distillation）去除 95%的正丁烷，剩下液體（remaining liquid）之成分為何？在此操作範圍內，正丁烷對正戊烷之平均相對揮發度（relative volatility）為 3.5。