112年 地方特考 三等 化學工程 輸送現象與單元操作 試卷

pdf
366.12 KB
3 頁
windows10
侵權投訴
加載中. ..
PDF
112 年特種考試地方政府公務人員考試試題
等 別
:
三等考試
類 科
:
化學工程
科 目
:
輸送現象與單元操作
考試時間
:
2
小時
座號
:
※注意:可以使用電子計算器。
不必抄題,作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上,於本試題上作答者,不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號:
35070
頁次:
3
-
1
一、某入料 20 wt% KNO3溶液以 1000 kg/h 進入操作溫度為 422 K 蒸發器內,
移除水分生成 50 wt% KNO3,接著進入操作溫度為 311 K 結晶器產生兩
股流一是 96 wt% KNO3結晶與另一是 37.5 wt% KNO3飽和溶液,其中
37.5 wt%KNO3飽和溶液回流與入料混合進入蒸發器。
請畫出這製程流程圖。(5分)
計算 KNO3飽和溶液回流量。(10 分)
二、圖一描述平行套管夾層間之穩態層流流動(steady-state laminar flow)流
體,其中內管之外徑為 kR,外管之內徑為 R。已知流體黏度為
μ
,套管
內僅有 z方向壓降(
)且在
max
r r
有最大流速。
試推導出 z方向流體速度分布。(10 分)
試推導出
2 2
max
R (k 1)
r
lnk 2
。(5分)
三、設計某冷卻蛇管可帶走槽溫為 297.1 K 之總 14.65 W 熱量,已知管內外
水溫分別為 274.9 K 與297.1 K,及管內外半徑分別為 5 mm 與20 mm,
且該材質熱傳導係數
0.151W/m K
k
。請依據傅立葉熱傳導定律
(Fourier’s law),求出該管長(m)。(15 分)
圖一平行套管夾層內穩態層流流動流體
V
z
(r)
V
z
(r)
R
r
z
kR
V
-
dp/dz
Annular Space
代號:
3
5070
頁次:
3
-
2
四、圖二描述某蒸餾塔理想操作下,控制面 I與II 分別定義精餾(rectifying)
與汽提(stripping)段中各氣(V)液(L)物流中成分變化。
說明回流設計目的。(5分)
何種型式再沸器(reboiler)最常見於化學與石化工業中的蒸餾塔。(5分)
假設 xD與回流比(RD)為已知參數,求精餾段操作線。(10 分)
圖二蒸餾塔內各操作線描述在 McCabe-Thiele 圖內(圖三)。請指出
圖三中那一直線代表是進料為飽和液體且①的值為何?(10 分)
圖二
蒸餾塔內物料平衡說明圖
圖三
McCabe
-
Thiele
圖
-qC
1
xF
x
xD
a
b
c
d
e
r
y
xB
Condenser
Heat out
Accumulator
I
Overhead
product
D
Heat in
qr
Reboiler
I
I
V
a
y
a
n
L
n
x
n
V
n+1
y
n+1
L
a
x
a
Re
f
lux
Control
surface
I
Feed
F
xF
L
m
x
m
V
m+1
m
y
m+1
L
b
x
b
y
b
V
b
Control
surface
II
Bottoms product
B
xB
xD
m+1
xB
代號:
3
5070
頁次:
3
-
3
五、描述半徑 2 mm 萘丸(Naphthalene sphere)懸浮於 1 atm 與318 K 大氣
中,已知萘丸表面溫度、表面蒸氣壓、理想氣體常數及擴散係數
(diffusivity,
AB
D
)分別為 318 K,0.555 mmHg,8.314(3
m Pa / kgmol K
)
及6 2
6.92 10 m /s
。試求出萘丸表面蒸發速率(
2
kgmol / s m
)。(15 分)
六、某熱鋼錠其初始溫度為
0
T
,將其突然浸至於大型水槽內其水溫維持在
T
。假設熱傳係數 2
(W / m K)
h
固定不變,且鋼錠密度、體積與熱容量分
別定義為
、V與
p
c
。試推導出熱鋼錠在時間 t的溫度關係式。假設鋼
錠的內部溫度均一。(10 分)
收藏 ⬇️ 下載