加載中. ..
PDF
101
年公務人員高等考試三級考試試題 代號：36520
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。
全一頁
skg/m10 3⋅×
一、有一水平放置的噴嘴（nozzle），上下游兩端之直徑分別為 6 cm與3 cm。若密度為
1000 kg/m3、黏度為1
−
的水以 0.05 m3/s的體積流率流經該噴嘴而排放至
大氣中，假設在固體表面上的摩擦力可以忽略，試計算作用於噴嘴上的合力（resultant
force）。（25 分）
二、有一個邊長為 3 m的正立方體儲水槽，置放於地面上，槽頂有一排氣孔與大氣相通，
槽內儲存密度與黏度分別為 1000 kg/m3與1 skg/m10 3⋅×
−
的水，槽內並裝設有一浮球
式液位控制器，可以控制補充水量及維持液位高度。在儲水槽的底部水平連接一內
徑為 1 mm，長度為 6 m的排水圓管，藉以將水持續排放到大氣中，作為其它供水用
途。若欲將水的排放速率固定為17
10
−
×
m3/s，則儲水槽內的液位高度需要維持在多
少公尺？假設進入排水管入口的能量損失可以忽略。（25 分）
三、溫度 ℃的水流過一水平放置的不銹鋼板之上表面，其表面溫度保持在
℃。該不銹鋼板之厚度為 0.2 m，熱傳導係數為61
25T =
∞
50T =Km/W7.
1,s
⋅
，且其下表面之
溫度保持在 ℃。若水之熱傳導係數為 ，在忽略邊端效應（end
effects）與穩定狀態下，請回答下列問題：
110T =/W62.0
2,s Km⋅
計算水流之對流熱傳係數。（10 分）
在水與鋼板接觸的位置，水中與鋼板中之溫度梯度各為何？（10 分）
繪出一簡圖說明鋼板中與鄰近的水中之溫度分布。（5分）
四、有關蒸餾（distillation）操作，請回答下列問題：
簡要說明蒸餾的原理。（5分）
說明微分蒸餾（differential distillation）與閃蒸（flash distillation）之差異性。（5分）
對於A與B雙成分混合物的閃蒸操作，推導關聯氣相中成分A之摩耳分率y、液相
中成分A之摩耳分率x、進料中成分A之摩耳分率xf、單位時間進料摩耳數F、單位
時間蒸發摩耳數V及單位時間留存在液相之摩耳數S的方程式。（5分）
對於 A與B雙成分混合物的閃蒸操作，若已知進料的蒸發分率（V/F），說明如
何利用 x-y 圖中的氣-液平衡曲線，以作圖法迅速決定閃蒸後氣液兩相中成分A的
摩耳分率。（10 分）