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106年公務人員高等考試三級考試試題
代號：26320
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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，須詳列解答過程。
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。
（請接背面）
一、請回答下列問題：
試詳述離心泵（centrifugal pump）操作時的氣縛（air bound）與孔蝕（cavitation）
現象，並說明避免方法。（10 分）
試詳述雷諾類似律（Reynolds analogy）與契爾頓-柯爾本類似律（Chilton-Colburn
analogy）。（10 分）
二、有一離心泵在 1800 rpm 轉速下操作時，揚程（head）為 200 ft，輸入功率（power input）
為175 hp，容量（capacity）為 3000 gal/min。若泵的轉速降低到 1200 rpm，則其揚
程、容量和輸入功率有什麼影響？如果離心泵葉輪直徑從 12 吋變為 10 吋，而轉速
保持恆定在 1800 rpm，這些變量會有什麼變化？（20 分）
三、以填充塔洗滌含有空氣和氨的氣體混合物。氣體以 20 moles/hr 流量進入塔，氨的
莫耳分率（mole fraction）為 0.005。水流量為 20 moles/ hr。塔直徑為 2 ft，高 4 ft。
在25℃和 1大氣壓下操作。填充材為 1/2 吋拉西環（Raschig rings）。對於該填料和
氨-空氣系統，總氣壓為 1 atm 時，H
G
= 5.31 G
0.1
L
-0.39
，H
G
單位為 ft，G和L分別為
氣體與液體流通量，單位為 lb/hr-ft
2
。平衡關係由 P = x 表示，其中 P是氨分壓（atm），
x是莫耳分率。若忽略水蒸氣，且假設氣膜控制質量傳送。試估算不同操作程序時，
氨的回收率（%）：
逆流操作時。（10 分）
平行流操作時。（10 分）
四、如圖示平行流向（parallel flow）雙套管熱交換器，外管的冷凝蒸汽（condensing steam）
將內管壁溫度保持在 T
o
。基於初始溫度差可利用 Sieder-Tate 經驗式計算熱傳係數：
Nu = 0.023(Re)
0.8
(Pr)
0.3
式中 Nu 為納瑟（Nusselt）數、Re 為雷諾（Reynolds）數、Pr
為普蘭多（Prandtl）數。試就下列狀況分別評估溫度差 T
b2
-T
b1
作何變化？
內管直徑增為二倍，同時保持原質量流率（G）和管長度。（10 分）
質量流率增為二倍，同時保持原內管直徑和管長度。（10 分）
五、有一 2吋直徑排氣管，在底部儲有正辛烷。管道出口距離液面 5 ft。溫度為 31.5℃，
總壓力為 1 atm。正辛烷在 31.5℃的蒸汽壓為 20 mmHg。空氣吹過排氣管道的頂部，
致管道頂部的正辛烷濃度可忽略不計。正辛烷的爆炸下限為 1.0%（體積）。在 31.5℃
的空氣中正辛烷的莫耳擴散係數（CD
AB
）為 0.577×10
-3
lbmole/ ft．hr。
試計算正辛烷的蒸發速率是多少？（10 分）
距離管道頂端多遠處正辛烷濃度達到爆炸下限。（10 分）
G
T
o
T
o
T
b1
T
b2