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110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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
38620
頁次：
3
－
1
一、一分子 A要擴散到一幾乎只含有 B分子的多孔體物質中有效擴散係
數（effective diffusivity）為 DA, e，已知 A在多孔體物質中之克努森擴
散係數（Knudsen diffusivity）為 DA, K，且 A在B之體擴散係數（bulk
diffusion coeff.）為 DAB，請問三者之間關係？（5分）
何謂濾媒，試述其作用功能？（5分）
使用皮托管（Pitot Tube）測量圓管內流體流速時，皮托管之外徑不可
大於管徑之幾分之幾？（5分）
使用銳孔流量計時，大約要離銳孔盤約多少倍管徑距離之後不再受銳
孔盤影響？（5分）
二、有一泵欲將井水從高於地面 2 m 抽到離地 8 m 高的水塔中，抽水速率為
2 L/s，水管直徑為 2 cm，若各項摩擦損失可忽略，泵效率為 70%，請算
出所需要的泵功率。（20 分）
1大氣壓
2m
8m
2 m
8
m
1
大氣壓
代號：
38620
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2
三、一工程師欲使用兩層不同絕緣物質去隔絕一蒸汽管（直徑2.5 inch、長度L），
A絕緣物之熱傳導度為另一絕緣物B的4倍，每一層絕緣物的厚度皆為1inch，
其排列有下圖（1）與（2）兩種。假若絕緣物質層之內外表溫度（T1和T3）固
定，請分別計算出圖（1）與（2）的熱傳量（heat transfer rate）q1與q2？並計
算2 1
2
q -q
( )
q×100%？（20 分）
四、一開口水池的液體被泵至高度 12 ft 的地方（如下圖所示），液體流量
60 gal/min（比重= 0.90，蒸氣壓= 4.1 lbf/in2），在進口與出口之摩擦壓力
損失分別為 0.8 lbf/in2與7.5 lbf/in2，在點之液體為 45 lbf/in2（計示壓
力，gauge pressure），若泵之效率為 ηp= 0.65，請決定：
泵產生之壓力（10 分）
驅動泵所需之馬力（5分）
靜壓力吸頭（NPSH）（5分）
註：單位換算 1 ft3=7.481 gal
1 atm=14.7 psia= 2116.2 lbf/ft2
1 g/cm3= 62.4 lbm/ft3
1Hp= 550 ft-lbf/s
4’
12’
泵
2” 管
水池
（
1
）
r1
r2
r3
B
A
T1
T3
（2）
r1
r2
r3
A
B
T1
T3
代號：
38620
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3
五、非洲豬瘟病毒是一種高度傳染性之惡性豬隻疫病，若非洲豬瘟肉品進入
國內，沒吃完變成廚餘拿去養豬，就可能成為國內感染途徑。由於病毒
只有透過高溫蒸煮約 90℃以上、持續一小時才能殺死病毒。為了解烹調
豬肉時其內部溫度隨時間變化情形，將此問題簡化一熱傳問題：在非穩
態下，將一 0.5 kg 的正方體豬肉塊溫度為 20℃，放置於四周都是 200℃
的熱油水中加熱，其熱傳係數為 15 W/m2
‧K，豬肉的密度ρ = 991 kg/m
，
熱傳導係數 k= 0.675 W/m‧K，熱擴散係數 α =1.3×10-7 m2/s。若此豬肉
塊的中心部位要達到 90℃，至少需要烹煮多久？ 請列出其中一維度的
控制方程式（governing equation）、初始與邊界條件（initial and boundary
conditions），不需要解方程式，但利用下列附圖計算出答案。（20 分）
非穩態下平板的內部不同時間與位置的溫度變化圖
2
1
/
t x
2
1
/
t x