加載中. ..
PDF
105年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：23030 全一頁
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。
（請接背面）
一、請寫出下列各名詞之 SI 單位：（每小題 4分，共 20 分）
雷諾應力（Reynolds stress）
應變率（rate of strain）
熱通量（heat flux）
熱導度（thermal conductivity）
質傳係數（mass transfer coefficient）
二、考慮一屈服應力（yield stress）為 0
τ
、黏度係數（viscosity coefficient）為 0
μ
之Bingham
流體受到壓力差 L
pp −
0驅動，在一半徑為
R
、長度為
L
之水平圓管中沿軸向之穩定
層流（laminar flow），此時 02/)( 00 >>−
τ
LRpp L。令 ),,(
z
r
θ
表示圓柱座標系統。
（每小題 10 分，共 30 分）
請寫出此流體之剪應力（shear stress）rz
τ
與速度梯度 rvzd/d 的關係式。
請寫出主導 r
z
τ
的微分方程式並求解 )(r
r
z
τ
。
請求解流速分佈 )(rv
z
。
三、考慮一密度為
ρ
、黏度為
μ
、熱導度為
k
、比熱為 p
c之流體在一半徑為R、管壁溫度
為定值 w
T之長圓管中的完全發展層流（fully developed laminar flow），其中心軸
(0=
r
)處之流速為
U
。對於圓柱座標系統 ),,(
z
r
θ
，包含黏性消耗（viscous dissipation ）
之能量方程式為
]
1
)(
1
[)( 2
2
2
2
2
pz
TT
r
r
T
r
rr
k
z
T
v
T
r
v
r
T
v
t
T
czr ∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
=
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
θ
θ
ρ
θ
})()](
1
[){(2 222
z
v
v
v
r
r
vz
r
r
∂
∂
++
∂
∂
+
∂
∂
+
θ
μ
θ
})](
1
[)()
1
{( 222
r
v
r
r
v
r
z
v
r
vv
r
z
vrrzz
θθ
θ
θ
μ
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
+
請求解此流體在穩定狀態下之溫度分佈 )(
r
T
。（20 分）
四、考慮一密度為 A
ρ
、分子量為 A
M之液體 A所形成之球形液滴懸浮於一溫度為
T
之靜
止乾空氣中。液滴之起始半徑（initial radius）為 0
r，其表面蒸氣壓為飽和值 *
A
p，氣
相中之總壓力為一常數
p
，A蒸氣在空氣中之擴散係數為 AB
D，而氣體常數為R。
此液滴當其半徑為 1
r時之蒸發速率（與 0
r無關）為何？（可使用擬穩態假設）（20 分）
此液滴完全蒸發所需要的時間為何？（10 分）