105年 高普考 高考二級 化學工程 高等輸送現象 試卷

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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
別:高考二級
科:化學工程
目:高等輸送現象
考試時間 2小時
※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viscosity coefficient)為 0
μ
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 stressrz
τ
與速度梯度 rvzd/d 的關係式。
請寫出主導 r
z
的微分方程式並求解 )(r
r
z
請求解流速分佈 )(rv
z
三、考慮一密度為
ρ
、黏
μ
熱導度為
k
、比 p
c之流體在一半徑為R、管
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)
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