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國營事業◆1.單元操作 2.輸送現象
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114年 - 114 經濟部所屬事業機構_新進職員甄試試題_化工製程:1 .單元操作 2 .輸送現象#136964
> 申論題
題組內容
四、有關流體力學,請回答下列問題:(4 題,共 20 分)
(一)納維-斯托克斯方程式(Navier-Stokes equation)是應用牛頓第幾運動定律之原理?(2 分)
相關申論題
五、一座裂解爐,爐牆之平面材料結構,由內向外依序為耐火層、保溫層、鋼板(厚度0.008 m) 3 層。已知爐內溫度為 1150 °C,鋼板外層溫度為 80 °C,透過爐牆向外的熱損失為 5000 W/m²,各層材料性質如下表所示。假設各層材料間接觸良好,無接觸熱阻,熱導率 與溫度為線性關係,若要使爐牆總厚度達到最小,請計算耐火層與保溫層的厚度分別為 多少公尺(計算至小數點後第 4 位,以下四捨五入)?(15 分)
#561408
六、一顆球形糖果(半徑 R0 = 0.001 m,密度 ρs = 1000 kg/m3,分子量 0.342 kg/mol)靜止懸浮於 不流動的水中(密度 ρ = 1000 kg/m3,分子量 0.018 kg/mol)。糖球在溶解過程中保持球形, 溶解速率主要受糖分子由表面向外擴散的速度所限制,擴散係數 DAB = 5×10−9 m2 /s,糖球表面濃度維持在飽和值 Cs = 5 mol/m3,遠處濃度近似為 0。試求糖球體積減半需多少天(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)?(15 分)
#561409
(一)請計算基於氣相之總傳送單元數量 NOy(number of overall transfer unit based on gas phase) 為多少(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)?
#561398
(二)塔內基於液相之傳送單元高度Hx為 0.3 m (height of transfer unit based on liquid phase), 基於氣相之傳送單元高度Hy為 0.5 m (height of transfer unit based on gas phase),請問吸 收塔高度為多少公尺(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)?
#561399
(一)請列舉 3 個雷諾類比法(Reynolds analogy)之主要假設及其適用條件。(6 分)
#561400
(二)請使用雷諾類比法計算空氣進入管線 0.6 m 時溫度為多少 K (計算至小數後第 1 位,以下四捨五入)?(9 分) 註:依雷諾類比法,熱傳之斯坦頓數(Stanton number壁表摩擦係數(skin friction factor)(∆P 為壓力降,D 為管線直徑,L為管長,ρ 為流體密度,υ 為流體平均流速)
#561401
(一)原油為輕油氣(如甲烷、乙烷等)、汽油、柴油、燃料油等各種油品的混合物,煉油製程常使用蒸餾塔將原油分餾。當原油穩態進入蒸餾塔時,蒸餾塔將溫度調控在塔頂約 110~120 ℃、塔底約 370 ℃,便可於不同溫度區間取出各類油料之半成品。原油蒸餾塔在塔底氣提段(stripping section)常設有過熱水蒸氣(superheated steam)之注入點,也稱為氣提蒸氣(stripping steam)。請簡述 3 個氣提蒸氣對原油分餾純化之效益及其原理。 (6 分)
#561402
(二)一蒸餾塔進料為 2成分混合物,其組成為 A 成分 40 mol%及 B成分 60 mol%。已知 A 與 B 成分的相對揮發度(relative volatility)αAB為 3,今欲於塔頂得到 97 mol%的 A 成分,若 進料為飽和液體(saturated liquid),請計算塔頂之最小回流比Rmin(minimum reflux ratio)為多少(計算至小數後第 1 位,以下四捨五入)?(9 分)
#561403
(二)承上題 , 在何種假設條件下 , 此方程式可簡化為流體動力學之歐拉方程式 (Euler equation)。(2 分)
#561405
(三)某流體(密度 ρ、黏度 μ)在半徑為 R 的水平圓管中沿軸向(z 方向)流動,請根據納維-斯 托克斯方程式(Navier-Stokes equation),並在假設條件下進行簡化,試求流速分佈 vz(r), 請寫出計算過程。(8 分) 假設條件如下:層流(laminar flow)、穩態(steady-state)、不可壓縮流體(incompressible fluid) 、牛頓流體(Newtonian fluid)、完全發展流動(fully developed flow)、終端效應(end effects)可 忽略,忽略重力影響。
#561406
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