所屬科目：化學反應工程學
一、分別針對在一個恆溫連續式攪拌槽反應器（Continuously Stirred Tank Reactor (CSTR)）與在一個恆溫栓流反應器（Plug Flow Reactor (PFR)）進行之基本（elementary）不可逆（irreversible）液相化學反應 A → B，並根據通用型莫爾平衡方程式（general mole balance equation）來推導其反應器設計方程式（reactor design equation）。所採用之參數包括反應器體積（V） 、反應物 A 進入反應器之莫爾流率（molar flow rate of A 、反應速率常數(k)以及反應器出口之轉化率（conversion (X)）。（25 分）
二、請針對一基本（elementary）可逆（reversible）液相化學反應，正反應速率常數為 kf，至於逆反應速率常數則為 kb，推導此化學反應在平衡狀態時之平衡轉化率（equilibrium conversion (Xe)）。（25 分）
三、在一含有一個連續式攪拌槽反應器（Continuously Stirred Tank Reactor(CSTR 1)）與一個栓流反應器（Plug Flow Reactor (PFR 2)）串聯的恆溫反應系統（反應物→CSTR 1→ PFR 2 →產物）中進行之基本（elementary）不可逆（irreversible）液相化學反應 A + B → C + D，請分別計算 CSTR 1與 PFR 2 之體積(V)。所需數據如下：,為反應物 A 進入 CSTR 1 之濃度、 為反應物 B 進入 CSTR 1 之濃度、v0 為反應物進入 CSTR 1 之體積流率、 為反應物 A 進入 PFR 2 之莫爾流率（molar flow rate of、X2 為在 PFR 2 出口之轉化率（conversion）以及 k 為反應速率常數。（25 分）
四、在一競爭型液相化學反應 其中 D 為所需之產物，而 U 則為不需要之副產物，請設計在一恆溫栓流反應器（Plug Flow Reactor (PFR)）系統出口可獲得最大產物 D 濃度之反應物 A 與 B 的進料模式（以示意圖表示）。化學反應速率式如下所示：
（25 分）
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、反應速率常數(k)以及反應器出口之轉化率（conversion (X)）。（25 分）
，正反應速率常數為 kf，至於逆反應速率常數則為 kb，推導此化學反應在平衡狀態時之平衡轉化率（equilibrium conversion (Xe)）。（25 分）
,
為反應物 A 進入 CSTR 1 之濃度、
為反應物 B 進入 CSTR 1 之濃度、v0 為反應物進入 CSTR 1 之體積流率、
為反應物 A 進入 PFR 2 之莫爾流率（molar flow rate of
、X2 為在 PFR 2 出口之轉化率（conversion）以及 k 為反應速率常數。（25 分）
（25 分）