110年 地方特考 三等 化學工程 輸送現象與單元操作 試卷

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110
等考試
化學工程
輸送現象與單元操
考試時間
2
小時
座號
可以使用電子計算器。
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 TR流體之溫
度為
,熱球之半徑及直徑分別為 RD,熱球及流體之熱傳導係數
thermal conductivity分別為 kskf。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 numberRe 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
qheat flux
L
T
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
四、以一板式吸收塔plate absorption column 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 stages25
代號
3
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頁次
2
2
五、一 2 ft 之鋼管內水流平均流速為 15 ft/s
roughnessε0.0003 ft。水之密度為 1 g/cm3= 62.4 lb/ft3
viscosity 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
單位換算1 ft = 12 in.1 in. = 2.54 cm1 lb = 0.45359 kg1 poise = 0.0672
lb/fts
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
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