
102年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號:34270
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。
全四頁
一、一球型碳顆粒置於靜止的空氣中,其表面進行如下的反應:C + O2 ÆCO2
假設氧氣之質傳係數為 k,證明此時之 Sherwood number
Sh = kD/cD = 2
其中 D為顆粒之直徑,c為氣體之莫耳濃度,D為氧氣之擴散係數。(8分)
此一反應為擴散控制,意即氧氣擴散至表面之速率為限制速率步驟。求證此時之
氧氣至表面之質量通量為:J = -2 c D xe / D,其中 xe為氧氣在整體(bulk)氣體
之莫耳分率,負號表示質傳方向是朝顆粒中心進行。(9分)
假設 solid
ρ為碳顆粒之密度,請寫出碳顆粒直徑隨時間減少之方程式:(8分)
dD/dt = f (c, D, xe, D, solid
ρ)
二、一氣體含 2%之A成分流經一填充床吸收塔,該塔以水將 99%的A吸收。此塔在常壓常
溫下操作,氣體及液體之莫耳通量(molar flux)分別為 1.5 mol/s-m2 及9 mol/s-m2。
質傳及平衡關係之常數如下:
平衡:y = 2.7 x (y為A之氣相分率,x為A之液相分率)
液膜質傳 kxa = 2.5 mol/s-m3 unit mol fraction
氣膜質傳 kya = 0.9 mol/s-m3 unit mol fraction
求NOy, HOy and ZT。(8分)
其中 N:Overall number of transfer unit
H
:Overall height of transfer unit
Z
T:填充區總高度
(假設系統之液相及氣相莫耳流率 L, V 為定值)
求氣膜之質傳阻力占總質傳阻力之百分比。(8分)
求本案例之最小液體通量(minimum liquid molar flux)(請以 mol/s-m2為單位顯
示結果)。(4分)
三、一蛋白質(濃度 1.0 mg/mL)水溶液以一吸附管柱進行純化。其突破曲線以下表之
數據表示:
x-axis
時間(hr) 0 4 5 6 7
y-axis
濃度(mg/mL) 0 0 0.5 1.0 1.0
突破濃度訂為 0.05 mg/mL,
請問到達突破點時,管柱之使用效率為何?(10 分)
如果我們換用同樣型式,但有兩倍長的管柱做前述之純化工作,此一管柱到達突
破點時,其使用效率為何?(5分)
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