113年 - 113 高等考試_三級_化學工程：反應工程及單元操作#121523

(一)選 Damköhler number（Da）描述此串聯等溫 CSTR 轉化率程度，定義無因次 Da。

(二)以 Damköhler number（Da）表示 Tank 1 的出口轉化率（X₁）。

(三)若 V₁=V₂，以 Da 表示 Tank 2 的出口轉化率（X₂）。

(一)選用何種反應器較合適並說明原因？（5 分）

(二)如何決定該反應器之膨脹係數（expansion factor, ε）？（5 分）

(三)假設乙烷入料濃度為 0.00415 lb mol/ft³ 及反應速率為−r_A= 3.07 C_A，試求反應器體積為多少 ft³？（10 分）

(一)寫出反應器入口溫度操作在那幾個溫度時，會有多重穩態（multiple steady states）發生。

(二)操作在那些反應器入口溫度下有存在不穩定之穩態溫度值，並說明對應圖中那些點。

(三)若在黑點 8 穩態溫度（T_s8）發生±5%改變，指出反應器最後穩態溫度為何？

(一)假設層流（laminar）邊界層區內速度分布為，，試推導出在 x = L 位置的邊界層厚度(δ)關係式。（10 分）

(二)若紊流（turbulent）邊界層區拖曳係數（drag coefficient, C_D）表示成為在 x = L 位置的 Reynolds number，試寫出紊流邊界層區內可能速度分布。（5 分）

(一)定義絕緣體臨界半徑，並試推導出。（5 分）

(二)假設電纜線長 1 m，半徑 1 mm，其金屬面溫度為 T1 = 400 K 且 k = 385 W/m.K，絕緣體 k = 0.02 W/m.K。若外界氣溫 T₀=300 K 且 h₀= 20 W/m².K，增加絕緣體達多少厚度時會低於電纜線未覆蓋絕緣體的熱損失量？（10 分）

六、圖五描述磷摻雜矽晶圓穩態擴散過程。已知磷初始濃度為零，表層濃度為 2.5✕10²⁰ atoms/cm³ (C_As)，及磷在矽晶圓內擴散係數 6.5✕10^-13 cm²/s，估算需多久時間後在離表面位置 1.76 微米的磷濃度為表層濃度 1%。提示誤差函數 erf(1.8) = 0.989 及 erf(1.9) = 0.992。（10 分）

(一)依圖所示寫出對應質量守恆式。（5 分）

(二)已知萃取層 y_A = 0.04, y_C = 0.94，萃餘層 x_A= 0.12, x_C = 0.02，若出口端量為 100 kg 且 x_AM = 0.1，求 V(kg)與 L(kg)值？（5 分）

113年 - 113 高等考試_三級_化學工程：反應工程及單元操作#121523

試卷資訊

選擇題 (0)

申論題 (16)