加載中. ..
PDF
104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題
代號：22130
等 別： 高考二級
類 科： 化學工程
科 目： 高等輸送現象
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
禁止使用電子計算器。
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。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
全一頁
一、包含強制對流及自然對流之運動方程式經無因次化之後，出現之無因次群為何？
（6分）
二、動量傳送與熱傳之類比方程式（analogy equation），在何種情況下可以成立？（4分）
三、兩個不互溶之恆溫不可壓縮牛頓液體於一厚度（thickness）為 2b，長度為 L之水平
狹縫（slit）內流動，流動形態為層流（laminar flow）。兩個不互溶液體分別占據狹縫
內上下各半之空間。上層及下層流體之黏滯係數（viscosity）分別為 μ
II
及μ
I
。狹縫
進口及出口之壓力分別為 p0及pL。上層及下層流體之平均速度各為何？（30 分）
四、一圓形觸媒顆粒內部因化學反應產生均勻之熱量為 Sccal/cm3s（可假設為定值）。
圓形觸媒顆粒之半徑為 R，熱傳導度（thermal conductivity）為 k。熱經由觸媒表面
散熱至流經之氣體。氣體之溫度為 Tg，而氣體與觸媒表面之熱傳係數（heat transfer
coefficient）為 h。
請求解圓形觸媒顆粒之穩定狀態溫度分布；（25 分）
圓形觸媒顆粒單位時間之散熱量為何？（5分）
五、氣體反應物 A於一薄圓盤形（thin disk shape）具孔隙之觸媒顆粒內擴散且在孔隙觸
媒表面反應生成氣體 B，
B
A
→。反應物 A於觸媒內之有效擴散係數（effective
diffusivity）為 DA。觸媒內 A之單位體積反應速率為
A
A
ackR ''
1
−= ，其中 cA為氣體 A
於孔隙內之濃度。薄圓盤形觸媒之厚度（thickness）為 2b，圓盤之半徑為 R，且圓
盤邊緣之面積較圓盤上下兩面之面積相較甚小。在觸媒顆粒表面上，亦即圓盤上下
兩表面上，反應物 A之濃度為 cAS。
求解此薄圓盤形觸媒之有效因數（ef fectiveness factor）；（20 分）
求解此薄圓盤形觸媒上下兩表面之總質傳速率（total mass transfer rate）A
W；（3分）
假如將此薄圓盤形觸媒等分切割成 n個更薄的圓盤觸媒，求解此 n個極薄圓盤觸
媒的總質傳速率（total mass transfer rate）)(n
A
W；（3分）
請求解 )(lim )(
nn
A
A
W
W
∞→ ，並說明此結果和本題第一小題答案的關聯性。（4分）