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108年公務人員高等考試三級考試試題
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。
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。
本科目得以本國文字或英文作答。
代號：27220
頁次：2
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1
一、問答題：（每小題 8分，共 16 分）
試詳述質量傳送中的薄膜質傳理論（film theory ）與滲透理論
（penetration theory）。
試詳述蒸發器容量（evaporator capacity）與蒸發器經濟性（evaporator
economy）的意義及其分別提升的方法。
二、利用一離心泵（centrifugal pump）以 3 ft3/min 流率，從一開口的儲槽輸
送180℉的水（水蒸氣壓為 7.51psi，黏度 2.25×10-4 lb/ft-s，密度 60.6 lb/ft3）。
水槽出口位於泵的上方 5 ft 處。泵吸入管線為內直徑 4 in 的不鏽鋼管，長
度為 8 ft。若摩擦因子可依 f = 0.0791Re-0.25 計算，當水槽中水位維持在其
出口上方 2 ft 時，試計算此泵系統有效的淨正吸水頭（available NPSH）。
註：1 psi = 27.68 in 水柱。（20 分）
三、利用逆流式套管熱交換器（countercurrent double-pipe heat exchanger），
以220°F 凝結水蒸汽（condensing steam）將空氣自 80°F 加熱至 180°F。
假設主要熱傳阻力控制在空氣熱對流部分。已知空氣熱對流的熱傳係數
（h）經驗式為 4.08.0 P
r
Re023.0=Nu Nu
mol%A50=
x=mol%A10x =
，式中 為納瑟數（Nusselt number）、
Re 為雷諾數（Reynolds number）、Pr 為普蘭多數（Prandtl number）。若
改用 250°F 凝結水蒸汽加熱空氣自 80°F 加熱至 180°F，試問所能加熱空
氣的質量流率為原加熱空氣質量流率的多少倍？（20 分）
四、有一層板塔（plate column）用於連續蒸餾含 A（較易揮發組分）和 B的二
元液體混合物。A和B在整個組成範圍內形成理想溶液（ideal solution）。
相對揮發率（relative volatility）α是常數，且等於 2.0。設計條件如下：進
料條件為飽和液體；進料組成，x；進料速率（feed rate）為
100 lb mol/h；餾出物組成 ；底部組成 。
F
mol%A90
D B
（每小題 10 分，共 20 分）
試以解析法計算最少理論塔板的數量。
試以解析法計算最小回流比（L / D）。
代號：27220
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CkR −=
五、二氧化碳（A）可被氫氧化鈉水溶液（B）吸收，並進行一階不可逆反應，
A + B → AB，其單位體積反應速率為 。由於反應生成物濃度
很低，可假設為擬二元（pseudobinary）系統。已知二氧化碳在水溶液界
面的平衡濃度為C，由於溶解度低，在溶解液膜（
A1A
Ao
δ
）外，二氧化碳的
濃度為C。若氣液接觸面積為 S，試計算二氧化碳在氫氧化鈉水溶液
中的吸收速率。（24 分）
δ
A