⑴對於內直徑為 D_i、外直徑為 D_o 之環狀管（annular tube）及邊長為 L 之方形管 （square duct），其水力半徑（hydraulic radius）分別為多少？（6 分）

⑵如何以水力半徑計算相當直徑（equivalent diameter）？（2 分）

⑶在強制對流之系統中，影響熱傳之無因次群為何？（6 分）

⑷在自然對流之系統中，影響熱傳之無因次群為何？（6 分）

三、一同向流（co-current）套管式熱交換器之冷熱流進口溫差為 50℃，出口溫差為 30℃。 假設比熱及總熱傳係數均為定值，且冷熱流無相變化。假如另一個相同的熱交換器 串聯連接在原來的熱交換器之後，請問最後一個（即第二個）熱交換器之冷熱流出 口溫差為多少？請寫出全部之公式演導過程。（20 分）

四、氣體 A 放置於一厚壁之中空球形容器內，厚壁之材質為固體材料 B。球形厚壁之內 半徑及外半徑分別為 r1 及 r2 。氣體 A 在固體材料 B 中之溶解度為 x A1  以莫耳分率表 示），且  xA1 值很小。A 經固體材料 B 擴散至球形容器表面後立即被流動空氣帶走， 請求解 A 在厚壁中之莫耳分率分布 xA 。（20 分）

五、一精餾塔（rectifying column）包含相當於三個理想板（ideal plate）之裝置，其進料 為 0.4 mol%氨（ammonia）及 99.6 mol%H2O之飽和蒸汽（saturated vapor）。進料板 （feed plate）為由上數下來之第三板。從頂板（top plate）流出之蒸汽被完全凝結， 但未冷卻（totally condensed, but not cooled）。相對於 1 莫耳之進料，1.35 莫耳之凝結 液（condensate）被當成回流（reflux）流至頂板，其餘蒸餾液（distillate）則作為頂 部產物（overhead product）。從底板（bottom plate）流出之液體被送至再沸器（reboiler） 加熱。再沸器產生之蒸汽流至精餾塔之底部，而底部產物（bottom product）持續由 再沸器移出。相對於 1 莫耳之進料，再沸器產生 0.7 莫耳之蒸汽。在精餾塔的操作 範圍內，氣液平衡關係式可以 y = 12.6 x 表示。請求解氨在底部產物及頂部產物之莫 耳分率（mole fraction）。（20 分）

(三)在填充塔的吸收操作中，說明何謂負載（loading）現象。（5 分）

(二)離開塔底溶劑中 H2S 的莫耳分率。 （8 分）

 (一)離開塔頂廢氣中 H2S 的莫耳分率。 （7 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）

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