所屬科目:輸送現象與單元操作
(一)請使用圓柱坐標系統(cylindrical coordinates),建立垂直圓管的動量平衡關係,並推導出此系統的流體速度分布方程式(equation of velocity ;流體在圓管中半徑位置(r)與流體在軸向方向流速(U) distribution) 的數學關係。(10 分)
(二)請計算此垂直圓管的體積流量(volume rate of flow, Q)。(10 分)
(一)請計算當熱傳導處於穩定狀態(steady-state) ,上述系統的兩包覆層間 的溫度為多少℃。(10 分)
(二)假設兩包覆層間接觸不良,存在每公尺爐管 0.1℃/W 的「接觸熱阻」 (contact resistance) ,請計算每公尺爐管的熱損失為多少 W?(10 分) 備註:ln(50)= 3.912;ln(65)= 4.174;ln(90)= 4.500。
(一)請分別寫出式中 Nu、Re、Pr 三參數的定義(definition) ,並說明參數 的物理意義。(6 分)
(二)當流體為靜止時,請由熱量傳送基本學理,導證單一球體在無窮盡流體中,Nu = 2.0。 (14 分)
(一)請依上述情形,推導出此球形系統在不穩定(unsteady state)狀態下的 質量傳送(mass transfer)關係式(CA 與 r 的關係):式中為液滴內 A 成分的濃度;為 A 對 B 的擴散係數 (diffusivity);r 為液滴的半徑方向距離。(15 分)
(二)寫出此系統之初始條件(initial condition, IC)與邊界條件(boundary 。(5 分) condition, BC)
(一)離開塔頂廢氣中 H2S 的莫耳分率。 (7 分)
(二)離開塔底溶劑中 H2S 的莫耳分率。 (8 分)
(三)在填充塔的吸收操作中,說明何謂負載(loading)現象。(5 分)