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年特種考試地方政府公務人 員及
離 島 地 區 公 務 人 員 考 試 試 題
考 試 別：地方政府公務人員考試
等 別：三等考試
類 科：化學工程
科 目：反應工程及單元操作
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：
3
4860
頁次：
3
－
1
一、某批次反應器體積為 V，內部進行二級不可逆反應 A→B 且反應速率為
2
A A
r kC
。已知初始反應物濃度為
0
A
C
及轉化率為 X。
反應時間 t與X間關係式。（10 分）
若反應為一級不可逆反應且 4
/
10k
秒
，當轉化率達 90%時，操作時
間約多少秒？（5分）
二、某塞流反應器（Plug flow reactor），入料莫爾流率為
0
A
F
，空間時間（space
time）為
，初始反應物濃度為
0
A
C
及轉化率為 X。
試求 Damköhler number（Da）。（5分）
若均為液相反應 A→B 且反應速率為
2
A A
r kC
，試以 Da 描述此反應
器內轉化率 X。（5分）
若均為氣相反應 A→B＋C且反應速率為
A A
r kC
，求反應器體積 V
與X間關係式。（10 分）
三、某反應物 A在連續攪拌反應器內同時進行三個平行反應生成三個產物
X, B 與Y，已知 B為主產物，其對應反應速率式如下：
1
k
A X
,1 1
0.0002
A
r k
;2
k
A B
,2 2 0.0015
A A A
r k C C
;
3
k
A Y
,
2 2
3 3 0.005
A A A
r k C C
求反應器在操作反應物 A於那一個濃度值（kmol/m3）下，對應產物 B
的選擇性（selectivity）達最大。（10 分）
代號：
34860
頁次：
3
－
2
四、圖一描述開始時連續式攪拌槽含有 500 kg 的10%鹽水，當入料(1)位置
以10 kg/h 的20%鹽水注入，均勻攪拌後在(2)位置以 5 kg/h 流出。（鹽水
濃度皆為重量百分率）
寫出槽內總量 M(kg)與時間 t關係式。（5分）
寫出(2)位置鹽水濃度 w(%)與時間 t關係式。（10 分）
五、圖二描述①位置密度
1
ρ
流體以速度 v1進入截面積 A1水平噴嘴，密度
2
ρ
流體於②位置其截面積 A2以速度 v2噴出。若為層流（laminar flow），則
定義動量速度因子
2
2
( )
( )
av
av
v
v
，其中 2 2
1
( ) dA
A
av A
v v 及
av
v
為平均速度。
寫出流體在截面積
2
A R
管內的層流速度 v與位置 r及
av
v
關係式。
（5分）
求
值。（10 分）
r
圖一
圖二
10 kg/h
(20% salt)
initial
500 kg salt
solution (
t
= 0, 10% salt
)
(1)
(2)
5 kg/h
control
volume
v
1
,
ρ
1
v
2
,
ρ
2
A
2
A
1
①
②
代號：
34860
頁次：
3
－
3
六、圖三描述長度
0.964 m
L
的冷凝管，已知 1
5 mm
r
與2
20 mm
r
，熱傳
導係數為
0.151W/m K
k
。
若內外管壁溫度分別為 274.9 K 與297.1 K，求移除多少熱流量（W）。
（5分）
若管外包覆厚20mm 絕熱材質其熱傳導係數為
0.0692 W/m K
k
，置於
環 境 溫 度 為 285.1 K 且 熱 傳 係 數 （ heat transfer coefficient ）
2
h 34 W/m K
之流體中。求散失熱流量（W）與臨界半徑（critical
radius）。（10 分）
七、某純氮氣平行通過面積 0.6 m2丙酮液體表面。若丙酮液體溫度 290 K，
其蒸氣壓為 2.148104Pa 且丙酮擴散至氮氣的質傳係數為 0.0324 m/s，
求丙酮擴散至氮氣中的流量（kmol/s）？（10 分）
圖
三
L
dr
r
2
q
r
1
r