100年 - 100 經濟部所屬事業機構_新進職員甄試_化工製程：1.單元操作 2.輸送現象#126163

(一)請以計算式簡要說明 △H 的計算考量。(4分)

(二)請以計算式簡要說明 NPSH (Net Positive Suction Head),比較 NPSHA與NPSHR 的關係。(3分)

(三)請以計算式簡要說明HHP的計算,並說明BHP與HHP的關係。(3分)

二、原油 2,000 lb/hr 流經雙套管換熱器之內管(從90°F 被加熱到 200°F),熱源是煤油(流經外圍環狀管,溫度為450°F),假設 Temperature Approach (Minimum temperature Difference)為20°F,請分別以(a)順向流(cocurrent) (b)逆向流(countercurrent)流向方式,分別計算出需要熱傳面積,及需要煤油流量為何?請比較其差異。(10分)
已知: 1. Overall Coefficient U0= 80 BTU/(hr)(ft²)(°F),
2. 原油及煤油之比熱分別為0.56 & 0.60 BTU/(lb)(°F)

 (一) 計算 (Ls/Gs)actual 及 (Ls/Gs)minimum 比值。 (7分)

(二) 請簡圖說明 actual 和 minimum YA vs. XA 操作線。 (3分)

(一) 請繪 Cyclone 簡圖及略述旋風分離器之基本原理及如何增加分離效率?(6分)

(二) 參考旋風分離器效率 VS. 粒徑圖, 有一旋風分離器其 D_pc=5 µm
請問粒徑 10 µm 及 3µm 之分離效率各為多少?(4分)

(一)請簡述控制迴路控制模式中手動、自動及串級控制之差異及使用時機。(4分)

(二)請說明 Ziegler - Nichols 控制器調諧(tunning)或設定(controller setting)方法的程序步驟。(3分)

(三)使用 Ziegler - Nichols 法調諧,且週期 Pu=2π/ω。(3分)
Ziegler - Nichols 法調諧參考設定資料如下表:

假設 Ziegler-Nichols 法調諧 Ku=4,得到下圖應答。

依一般控制特性,請問下列控制器之選用PID模式及參數設定值為何?
(1)液位控制器(LC)
(2)流量控制(FC)
(3)溫度控制(TC)

(一)1小時後之混合液流出鹽質量分率。(8分)

(二)趨近穩定態(steady state)之混合液流出鹽質量分率。(2分)

七、動量傳送、黏度之流動學(rheology)原理: τ = τ_ο+ μ (du/dy)ⁿ
請依上圖試以動量傳送、黏度之流動學(rheology)原理,討論各流體之剪應力(shear stress)和速度梯度(或剪速率 rate of strain)之關係特性。(各2分共10分)

八、空氣流經一條含有 Naphthalene 的管子(ID=1in、長度6ft),空氣溫度為50°F,平均壓力為1 atm,Bulk Velocities 為 2 ft/sec,假設沿著管子之壓力改變可以忽略,並且Naphthalene e表面溫度為50°F,請問出口空氣的被飽和百分比及Naphthalene昇華量(lb/hr)
分別為何?(10分)
已知:1. 空氣於50°F.1atm:p=0.078 lb/ft³, μ=1.20*10^-5 lb/(ft)(sec)
2. Naphthalene 於50°F: 蒸氣壓=0.0209 mmHg,分子量= 128.2
Molecular diffusion in air (D_AB) = 0.200 ft²/hr
3. 假設[(PAb-PA0)/(PAs-PAO)] = 5.5 * [w/(p* DAB * x)]^-0.74

(一)系統的總壓力是多少?

(二)液相之組成為何?(10分)

十、在一個換熱器,水以 Bulk velocity = 7 ft/sec 流經一條長的銅管(內徑=0.87in),管外被約300°F 蒸汽冷凝液加熱,水以60°F進入,以140°F 離開,請分別以(a) Dittus andBoelter 方程式(b) Sieder and Tate 方程式,計算水的heat-transfer coefficient (BTU/(hr)(ft²)(°F) 分別為何?請分別說明其適用條件。(10分)
已知: 1.水在 100°F 時之物性為: p = 62.0 lb/ft³, Cp = 0.998 BTU/(lb)(°F)
2.μ = 0.000458 lb/(ft)(sec), k = 0.364 BTU/(hr)(ft)(°F)
3. hD/k = 0.023 (Re)^{0.8* (Pr)b *(μ/μς) 0.14, μs = 0.000205 lb/(ft)(sec)@200°F}
hD/k = 0.023 (Re)^0.8*(Pr)^C
4.以上兩方程式 b&c 數值不同,請先確認何者為 Dittus and Boelter 方程式!