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110 年特種考試地方政府公務人員考試試題
等 別
：
三
等考試
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：
34670
頁次：
2
－
1
一、請回答下列問題：
在動量傳送與熱傳中，與分子擴散係數（molecular diffusivity）相對應
之物理量為何？（4分）
試問在求解一純氣體非恆溫流動系統之問題中，需使用到之統制方程
式（governing equations）及關係式有那些？（6分）
二、一熱球懸浮於巨大靜止之流體中，熱球之表面溫度固定為 TR，流體之溫
度為
T
∞
，熱球之半徑及直徑分別為 R及D，熱球及流體之熱傳導係數
（thermal conductivity）分別為 ks及kf。在無任何對流之情況下，請求得
熱傳係數（heat transfer coefficient）之關係式。（20 分）
三、空氣流經一蒸汽加熱之管式熱交換器，相較於管內空氣側熱傳阻力，蒸
汽側及管壁之熱傳阻力可忽略。對於管內之流動，
0.8 1/3
Nu 0.023Re Pr
=
，
其中 Nu 為納塞數（Nusselt number），Re 為雷諾數（Reynolds number），
Pr 為普朗特數（Prandtl number）。對於下列之各種情況，求出其q /
L
T
之變化比率。其中 q為熱通量（heat flux），
L
T
為對數平均溫度差
（logarithmic mean temperature difference, LMTD）。
空氣之壓力加倍，但空氣質量流率（mass flow rate）不變。（5分）
空氣質量流率加倍。（5分）
空氣流經之管子數加倍，但空氣質量流率不變。（5分）
管子直徑減半，但空氣質量流率不變。（5分）
四、以一板式吸收塔（plate absorption column）將含 30 mole%丙酮（acetone）
之混合氣體中的丙酮藉由非揮發性吸收油去除 97%。混合氣體中其餘成
分為空氣。進入板式吸收塔之油不含丙酮，油離開吸收塔時含 10 mole%
丙酮。平衡關係式為
=1.9
e e
y x
。請畫出吸收塔之操作線（operating line），
並說明及顯示畫出操作線之中間計算過程，及求得理想階數（number of
ideal stages）。（25 分）
代號：
3
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頁次：
2
－
2
五、一直徑為 2 ft 之鋼管內水流平均流速為 15 ft/s。此鋼管之粗糙度
（roughness）ε為0.0003 ft。水之密度為 1 g/cm3（= 62.4 lb/ft3），黏度
（viscosity）為 1 cp。入口及出口處之摩擦損失可忽略。如在鋼管內置入
一光滑塑膠襯墊（smooth plastic liner）使得內徑變為 1.9 ft，請問如壓力
降維持不變，此時流量為原來流量之幾倍？（25 分）
單位換算：1 ft = 12 in.，1 in. = 2.54 cm，1 lb = 0.45359 kg，1 poise = 0.0672
lb/ft ∙ s。
M
aterial
of
construction
Equivalent roughness for new pipes,
ε
(m)
Drawn tubing 1.5 ×10-5
Commercial steel 4.6 ×10-5
Wrought iron 4.6 ×10-5
Asphalted cast iron 1.2 ×10-4
Galvanized iron 1.5 ×10-4
Cast iron 2.6 ×10-4
Wood stove 1.8 ×10-4 to 9 ×10-4
Concrete 3 ×10-4 to 3 ×10-3
Riveted steel
9
×
10
-4
to 9
×
10
-3
Reynolds number, NRe =
υρ
µ
D
F
anning friction factor,
f
c
ritical
region
turbulent flow
r
elative
roughness
ε
/
D
10,000,00
0
smooth pipe
1,000,00
0
100,00
0
10,00
0
100
0
10
0
laminar flow