所屬科目：高考三級◆反應工程及單元操作
一、在化學製程設計中，選擇適當的反應器型式是達成目標轉化率與操作穩 定性的關鍵。請回答下列問題：(一)請說明要設計一個液相不可逆反應時，在選擇使用管式反應器（PFR） 或連續攪拌反應器（CSTR）時應考量的因素（至少列舉四項說明） 。 （12 分）
⑴若反應器為 PFR，目標為轉化率 75%，求所需體積。（5 分）
⑵若改為 CSTR，求所需體積。（5 分）
⑶比較上述兩種反應器的體積，說明那一種設計較有利於該反應之進 行與放大。 （3 分）
(一)寫出在球形顆粒中的一階反應系統的 Thiele modulus 定義式並解釋其 物理意義。 （8 分）
(二)計算此反應系統的 Thiele modulus，並根據所得之數值判斷反應主要 受何種機制控制？（8 分）
(三)推導氣體反應物在催化粒子中的分布。（9 分）
(一)請計算黃銅小球在空氣中散熱時的 Biot Number。（6 分）
(二)請判斷是否可以使用集中容量法（Lumped Capacitance Method） ，用單 一平均溫度代表整個物體的瞬時溫度變化。 （7 分）
(三)估算黃銅小球中心溫度降至 50°C 所需時間。 （12 分）
(一)由質量平衡及相平衡，建立進料情況（F，x₀）與萃餘相（x1）之關聯。 （10 分）
(二)萃餘相（Raffinate）中 A 的質量分率 x₁。（5 分）
(三)轉移至溶劑相的 A 質量流率。 （5 分）
(四)若希望 x1≤0.001，所需最小溶劑流率 S 需為多少？（5 分）
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