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輸送現象與單元操作
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109年 - 109 專技高考_化學工程技師:輸送現象與單元操作#93235
> 申論題
一、今有一賓漢塑性流體(Bingham plastic fluid)在一半徑 R 的水平圓管中流動,壓力梯度為(-dp/dL),試說明賓漢塑性流體特性,並推導該塑性 流體在圓管中的速度分布。
相關申論題
(一)基於管外側面積的總包熱傳係數為何?
#384343
(二)若苯蒸汽冷凝的熱傳係數為 300 Btu/hr-ft2 -℉,管內水的熱傳係數為 何?
#384344
三、有一長 30 m 內直徑 0.0254 m 的光滑管,某流體以 2.2 m/s 的平均速度在 管中輸送,其黏度為 25 厘泊(cp),密度為 800 kg/m3。當雷諾數(Re) 介於 2100 與 105間,摩擦因子經驗式為 。今因生產條件改變,改輸送黏度降為 12.5 厘泊(cp)密度相同的流體。試問在相同 的流速下,克服光滑管中流體摩擦損失所需泵功率變化為何?
#384345
四、有一直徑 0.1 mm 小水滴,懸浮在 30℃,101.3 kPa 相對濕度 20%的靜止 空氣中。小水滴的溫度亦為 30℃,其飽和蒸汽壓為 4.25 kPa。水蒸汽在 空氣中的擴散係數 DAB 為 0.28 cm2 /s,水的密度 0.99 g/cm3。試計算水滴 初始蒸發速率及小水滴完全蒸發所需時間。
#384346
五、自半導體實驗室所排放含有機溶劑蒸汽之廢氣可以藉由填充吸收塔處理。若廢氣(含 4 mol%丙酮與 96 mol%空氣)以 25 m3 /min 體積流量自吸收塔底部進入,水以 100 kg/min 流量自塔頂流入。吸收塔操作溫度維 持 295 K、壓力 1.013 kPa。假設丙酮在氣相與液相間平衡關係遵循亨利 定律,亨利常數為 0.265。已知氣流出口丙酮蒸汽降為 0.5 mol%。若 與 分別是液相與氣相不含丙酮之莫耳流量,試計算與的比值為何?液體出料中丙酮的濃度為何?
#384347
(三)在填充塔的吸收操作中,說明何謂負載(loading)現象。(5 分)
#557728
(二)離開塔底溶劑中 H2S 的莫耳分率。 (8 分)
#557727
(一)離開塔頂廢氣中 H2S 的莫耳分率。 (7 分)
#557726
(二)寫出此系統之初始條件(initial condition, IC)與邊界條件(boundary 。(5 分) condition, BC)
#557725
(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)
#557724
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