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103年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：
34570
全一張
（正面）
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。
（請接背面）
一、請試述下列問題：（每小題 6分，共 30 分）
何謂 NPSH（net positive suction head）及空化現象（cavitation）？於離心泵啟動
時如何避免 cavitation 現象之發生？
過濾常分類為濾餅過濾（cake filtration）、顆粒床過濾（deep bed granular
filtration）及掃流過濾（crossflow filtration）等三種，試說明這三者之過濾機制與
應用對象上的差異。
試說明輻射熱傳之視角係數（view factor）Fij 的物理意義及何謂兩物體表面間之
淨輻射熱傳（net radiation between two surfaces）。
試說明吸附床操作之貫穿曲線（breakthrough curve）及質量傳送區（mass transfer
zone）之定義。
試說明蒸餾操作中，相對揮發度（relative volatility）、Murphree 效率（efficiency）及關鍵
成分（key component）等三者之定義。
二、有一截面積 4m2之槽桶其底部開了直徑 0.05m 之圓孔，如槽內液體初始高度為
2m，然後開啟圓孔蓋使液體排出，試估槽內液體完全排出所需時間。（15 分）
三、茲有內徑 0.1m，壁厚 0.004m 之鋼管（熱傳導率(thermal conductivity)，
k= 40 W/m‧K），用於輸送 120℃蒸氣，為降低此蒸氣管的熱損，於管外包了 0.01 m
厚之絕熱材料（k= 0.15 W/m‧K），如絕熱層外之氣體溫度為 20℃，而絕熱層表面
與氣體間之熱對流係數（heat transfer coefficient）為 5.0 W/m2‧K，管內蒸氣流之熱
對流係數為 45 W/m2‧K，試求每單位管長之熱損失速率[W/m]。（15 分）
120oC
蒸氣
20 oC
空氣
絕熱層，k= 0.15 W/m‧K
0.1 m
0.01m
0.004m
103年特種考試地方政府公務人員考試試題
代號：
34570
全一張
（背面）
等 別：
三等考試
類 科：
化學工程
科 目：
輸送現象與單元操作
Gas out
Liquid in
Liquid out
Gas in
Feed rate: 5 kg mole/s‧m2
0.5 % H2S
Packed
bed
四、有一離子交換樹脂粒子（ion-exchange bead）之填充床，擬以 20℃水反洗
（backwashing）方式移除粒子上之積垢物。若這樹脂粒子為球形狀，粒徑
0.001m，密度 1500 kg/m3，粒子床高 1.5m，粒子床孔隙度（porosity）0.4。而 20℃
水之密度為 1000 kg/m3，黏度為 1.0 cp（=10-3 kg/m‧s）。試求：
其最小流體化速度（minimum fluidization velocity）。（10 分）
使粒子床膨脹 20%時所需之流體速度。（10 分）
備註：流體流過小顆粒填充床之壓降關係式
五、於溫度 30℃，壓力 1大氣壓，擬設計逆向流（countercurrent flow）操作之填充塔
（packed bed），以胺（Ethanolamine, ETA）水溶液吸收含 0.5% H2S之空氣流，
H2S之吸收去除率設定為 90%。進料胺水溶液中不含 H2S，此吸收塔每單位截面積
之氣流進料速率為 5kg mole/s‧m2。已知 H2S與胺水接觸之平衡關係為 y = 2x，
且此吸收塔總質傳送能力係數（Overall mass transfer capacity coefficient）
Kya = 6 kg mole/m3‧s‧mol frac.。
試求最小之胺水進料速率需求量（minimum molar flow rate of ETA solution，
kg mole/s‧m2）。（10 分）
若胺水進料量比其最小需求量多 1倍，試估所需之塔高。（10 分）
備註：對於稀濃度進料之氣體吸收，其吸收塔高度之關係式
lm
ab
y
y
y
yyy
yy
aKG
yy
dy
aKG
zb
a**
"單位換算"供參考
Viscosity
Pressure
Gravitation Acceration
1 cp=10-3 kg/m‧s
1 atm =1.0133×105 N/m2
1 g= 9.8 m/s2
3
2
2
p
)1(
D
μv
150
L
P