93年 - 93 二技統測_化工類_專業科目(二)：單元操作#144585

科目：單元操作 | 年份：93年 | 選擇題數：50 | 申論題數：0

試卷資訊

所屬科目：單元操作

選擇題 (50)

1. 下列何者不是基本因次？
(A) 長度 (B) 質量 (C) 速度 (D) 時間

2. 若ρ 為流體密度，V 為控制體 ( control volume )，t 為時間，試問
V
d dV
dt ρ ∫∫∫ 代表之物理意義？
(A) 流體淨輸出量 (B) 流體對控制體所做的功
(C) 控制體中質量的累積速率 (D) 控制體中動量的累積速率

3. 關於雷諾數 ( Reynold Number )，下列敘述何者錯誤？
(A) 屬於無因次
(B) 雷諾數大小可判別流體流動係層流 ( laminar flow ) 或擾流 ( turbulent flow )
(C) 定義式為
µ
Dubρ ，其中 D 為管徑，ub為平均速度，µ 為黏度
(D) 若流體黏度與流速越大，則其雷諾數越大

4. 如圖(一)所示，液膜以層流方式沿垂直器壁流下，假設 z 軸方向的速度為V ，液膜的厚度
為
z
δ ，試描述作用於垂直器壁上的剪應力 ( shear stress ) xz τ ：
(A) z
xz
dV
dx
µ τ
δ =−
(B) z
xz
dV
dx τµ =
(C) dx
dVz τ xz = −δ
(D) dx
dVz
xz µ
δ
τ =
圖(一)
(x, z) = (0 , 0 )
垂直器壁
x
z
垂直器壁
液膜
V z

5. 承第 4 題，下列敘述何者正確？
(A) 流體的速度分佈與 x 座標軸呈拋物線關係
(B) 當 x = 0 時，速度最大
(C) 當 x = 0 時，剪應力τ x z = 0
(D) 最大流速
µ
ρ δ
2 ,max
g Vz = ，其中 g 為重力加速度

6. 相鄰兩層流體作平行相對運動產生的剪力 ( shearing force ) 與下列何者有關？
(A) 溫度 (B) 壓力 (C) 速度 (D) 黏度
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化工類專業科目(二)

7. 關於 0 x y z V V V
xy z
∂ ∂ ∂
+ + = ∂∂ ∂ ，其中Vx、Vy及Vz分別表示流體在x，y，z方向之分速度，下列敘
述何者錯誤？
(A) 流體密度為定值
(B) 流體為不可壓縮者
(C) 該式是藉由動量守恆定律求得
(D) 該式可稱為連續方程式 ( equation of continuity )

8. 以 U 型管壓差計測量某水平管內流體壓差，讀數為 15 mm。若在相同的指示液下改用傾
斜角為30 的斜管壓差計，則讀數為多少 mm？
(A) 30.0 (B) 15.3 (C) 12.9 (D) 7.5
°

9. 如圖(二)所示，某不可壓縮流體沿圓管內位置x1流到位置x2，下列敘述何者錯誤？
(A) 由熱力學第一定律可導出其機械能方程式
(B) 由牛頓力學第二定律可導出其機械能方程式
(C) 管壁摩擦損失能量與作用管壁上的剪應力大小有關
(D) 導出機械能方程式為 ( ) 0
2
2
1
2
,1
2
, 2 − + + = ∫ u u dP lw
P b b
ρ
1 P 1 ，其中，代表該位置壓力，
lw代表機械功
P1 P2
x2
x
x1
z2
z1
圖(二)

10. 關於不可壓縮流體以層流方式沿管線中流動，下列描述何者錯誤？
(A) 管壁之摩擦損失能量為 D
f ub L
2 2 ，其中f為摩擦因子 ( friction factor )
(B) 摩擦因子 16
, , ) / 2 2
u − u
2 ku
Re f = ，其中Re為雷諾數
(C) 若由小管 (流速ub s ) 轉入大管 (流速u ) 時，其擴大損失能為(
(D) 若由大管轉入小管時，其收縮損失能為，其中k值與大小管之截面積比有關
b l b ,s b ,l
b ,s
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11. 關於相當直徑 ( equivalent diameter ) Deq，下列敘述何者錯誤？
(A) 當考慮圓形導管，若直徑為D，則 Deq = D
(B) 當考慮截面為正方形的導管，若其邊長為L，則 Deq = 2L
(C) 當考慮截面為長方形的導管，若其短邊長為a及長邊長為b，則 = 2ab /(a + b) Deq
(D) 當考慮截面為同心圓形的套管，若其外徑與內徑分別為D2及D1，則 Deq = D2 − D1

12. 關於浮標流量計 ( rotameter )，下列敘述何者正確？
(A) 浮標上下兩端的壓力差與浮標平衡狀態時所在的位置有關
(B) 屬於面積流量計
(C) 浮標位置越高，代表流量越小
(D) 流量與浮標上下兩端的壓力差之平方成正比

13. 關於不可壓縮之過濾操作，下列敘述何者錯誤？
(A) 恆壓操作時，過濾方程式為 dV
QP
Vf K V K
f ∫ + = 0
0
1 2 ( ) θ ，其中θ f 為過濾時間，與為
常數，為通過濾餅壓力差，Q為體積流率，為濾液體積
(B) 恆壓操作時，
K1 K2
P0 Vf
f Vf θ / 與成線性關係
(C) 恆速操作時，與
Vf
P0 θ f 成線性關係
(D) 恆速操作時，通過之濾液需保持一定體積流率

14. 一直徑為 1 m的小型混合容器，以直徑 20 cm的六葉渦輪式輪葉攪拌。已知輪葉的雷諾
數為 104
，兩種互溶液體的摻和時間經量測為 20 s，及每 1000 加侖液體所需的動力為
2 hp 。若將混合容器直徑放大為 8 m，請問每 1000 加侖液體需要多少hp
輸入才能獲得相同的摻和時間？
(A) 8 (B) 24 (C) 64 (D) 128
( 0.5 kW / m ) 3

15. 關於組合壁式平板 (各層截面積相同) 之穩態下熱傳導，下列敘述何者錯誤？
(A) 各層溫度不隨時間改變
(B) 若單層平板材料厚度為 L，截面積為 A，熱導度 ( thermal conductivity ) 為 k，則其
熱阻值為
(C) 總熱阻值為各層熱阻值之總和 (假設接觸界面處無其他熱傳阻力)
(D) 通過每層熱流率為定值
A / kL

16. 考慮帶有固定熱源，表面溫度為T0及半徑為R0之實心圓柱體，在穩態下熱傳導，下列敘述
何者錯誤？
(A) 圓柱體內溫度分佈為 2
0
0
[1 ( ) ] 4
qr TT
kR
=+ − & ，其中q&為單位體積內熱能生成率
(B) 圓柱體中心處 ( r = 0 ) 的溫度梯度為零
(C) 最高溫發生於圓柱體中心處
(D) 當k值很大時，圓柱體中心處溫度與表面溫度差會較小
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化工類專業科目(二)

17. 將裝滿水的燒杯放置在磁石攪拌加熱器上加熱，發現攪拌速度越快、水溫上升會越快。假
設自然熱對流效應忽略不計，請問用下列何種關係式解釋較恰當？註：Nu = 納賽數
( Nusselt number )，Gr = 葛雷斯夫數 ( Grashof number )，Pr = 普蘭托數 ( Prandtl number )，
Sc = 徐密特數 ( Schmidt number )，Sh = 雪爾屋數 ( Sherwood number )
(A) Nu = f ( Pr , Gr ) (B) Nu = f ( Gr , Sh ) (C) Nu = f ( Re , Sc ) (D) Nu = f ( Re , Pr )

18. 將裝有可樂的鋁罐從冷藏櫃中取出，放置在桌上，沒多久便可觀察到罐壁上有水膜產生，
請問此現象與下列何種傳送有關？
(A) 同時包括熱量及質量等傳送 (B) 同時包括動量及質量等傳送
(C) 同時包括動量及熱量等傳送 (D) 僅與熱量傳送有關

19. 下列何者為擴散係數的單位？
(A) cm /s (B) (C) (D) 2 2 2 mole/ cm ⋅s mole/ cm mole/ cm⋅s

20. 下列有關擴散係數之敘述何者錯誤？
(A) 氣體擴散係數值隨溫度增加而增大 (B) 液體擴散係數與溶液的濃度有關
(C) 氣體擴散係數值隨壓力增加而增加 (D) 氣體擴散係數較液體擴散係數大

21. 關於斐克 ( Fick ) 第一定律，下列敘述何者錯誤？
(A) 描述質量傳送方式
(B) 係分子自由擴散引起
(C) 無關於對流或主體流動 ( bulk flow )
(D) 定義式為，其中 J A A A J = C v A表示A物質的莫爾流通量 ( molar flux )，CA表示A物
質的莫爾濃度，vA表示A物質之絕對速度

22. 下列何者彼此相除之後不是無因次？
(A) 動黏度 ( kinetic viscosity ) ν與熱擴散係數 ( thermal diffusivity )α
(B) 熱擴散係數α 與熱傳係數 ( heat transfer coefficient ) h
(C) 質量擴散係數 ( mass diffusivity ) DAB與動黏度α
(D) 熱擴散係數α 與質量擴散係數DAB

23. 下列關係式何者可用於決定質量傳送係數？
(A) Sh = f ( Re , Pr ) (B) Sc = f ( Re , Pr ) (C) Sh = f ( Re , Sc ) (D) Sc = f ( Gr , Pr )

24. 關於含有純液體 A 的阿諾 ( Arnold ) 擴散裝置，下列敘述何者正確？
(A) 該裝置與強制擴散有關
(B) 該裝置無法測得蒸汽擴散係數
(C) 該裝置能測得純液體 A 之穩態下蒸發速率
(D) 裝置內 A 成分氣體的穩態下莫爾流通量與位置有關
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化工類專業科目(二)

25. 考慮半徑為R0液滴置於靜止空氣中，當考慮穩態下進行擴散，下列敘述何者錯誤？
註：NA , r表示液滴在半徑r方向的莫爾流通量
(A) 若液滴之蒸發速率相當慢，則R0可視為常數
(B) 擴散現象僅發生於r方向
(C) R0NA , r = 定值
(D) 液滴之蒸發量相等於同時間內液滴損失質量

26. 水在一管道系統中流動，該管道系統分成兩段管道，前段管道管徑及流速分別為d1及u1。
若後段管徑為 2d1，則其流速為：
(A) 2
1 u (B) 4
1 u (C) (D) 4 1 2u 1 u

複選題
27. 某粉粒體經篩析顆粒得到頻率分佈如下表，請問該粉粒體的平均直徑為多少 mm？
粒徑 ( mm ) 0.15 0.25 0.50
質量分率 0.25 0.45 0.30
(A) 0.185 (B) 0.275 (C) 0.457 (D) 0.628

28. 肥皂液中甘油之回收是屬於下列何種操作？
(A) 乾燥 (B) 蒸餾 (C) 蒸發 (D) 結晶

29. 假設混合溶液中 A 成分濃度甚為稀薄，當氣液相達平衡時，氣相中 A 成分的分壓與液相
中 A 成分的莫爾分率成直線關係，請問與下列何定律有關？
(A) 傅立葉 ( Fourier ) 定律 (B) 道爾敦 ( Dalton ) 定律
(C) 勞特 ( Raoult ) 定律 (D) 亨利 ( Henry ) 定律

30. 兩純液體A與B其沸點分別為TA與TB，兩者混合後會在某大氣壓下有共沸 ( azeotropic )現
象，共沸點溫度為TAB，下列敘述何者正確？
(A) TAB一定大於TA與TB
(B) 共沸混合液之相對揮發度等於 1
(C) 在共沸點下氣液平衡時，氣液兩相組成不同
(D) 當共沸點溫度越低時，蒸餾效果越佳

31. 蒸餾操作主要是依據何種物性之不同而達到分離的目的？
(A) 黏度 (B) 密度 (C) 溶解度 (D) 蒸汽壓

32. 已知，分別代表液相與氣相總質量傳送係數，，分別代表液相與氣相質量傳
送係數，H 為享利常數 ( Henry’s constant )，試依據雙膜理論 ( two film theory ) 決定質量
傳送係數的關係式：
(A)
Kx Ky x k y k
y y Hkx K k
1 1 1 = + (B)
y y x k
H
K k = +
1 1 (C)
x y Hkx K k
1 1 1 = + (D)
x y x k
H
K k = +
1 1

33. 下列何種金屬製容器散熱最慢？
(A) 銅 (B) 鐵 (C) 不鏽鋼 (D) 銀
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化工類專業科目(二)

複選題
34. 下列有關蒸餾方式之敘述何者錯誤？
(A) 突沸蒸餾 ( flash distillation ) 為一次平衡的分離操作
(B) 微分蒸餾 ( differential distillation ) 逸出氣體濃度隨時間增加而增加
(C) 分餾 ( fractional distillation ) 為多次平衡分離的連續蒸餾
(D) 共沸蒸餾 ( azeotropic distillation ) 是利用化學或物理特性破壞共沸現象的蒸餾

35. 考慮穩態下逆流式段級接觸操作，假設氣液相流率分別固定為V及L，進口與出口氣相溶
質莫耳分率分別為y1與y2，進口與出口液相溶質莫耳分率分別為x2與x1，及液相與氣相溶質
莫耳分率分別為x與y，則操作線方程式為：
(A) 2 2 x
V
L
x y V
L
y = + − (B) 2 2 x
L
V
x y L
V
y = + −
(C) 1 2 x
V
L
x y V
L
y = + − (D) 1 2 x
L
V
x y L
V
y = + −

36. 若兩成份理想溶液的相對揮發度為α AB，當氣液達平衡時，下列敘述何者正確？
(A) ，其中，分別代表成份 A 與 B 的飽和蒸氣壓
(B)
0 0 α AB = PA / PB
0 PA
0 PB
B B
A A
AB
y x
y x
α = ，其中 x，y 則分別代表各成份在液相及氣相的莫耳分率
(C)
B B
A A
AB P x
P x
α = ，其中，分別代表成份 A 與 B 的分壓
(D)
PA PB
AB A
AB A
A
x
x
y
α
α
+
− = 1
( 1)

37. 某單效蒸發器將質量分率為 0.2 的氫氧化鈉水溶液濃縮至 0.5，若進料液流量為，
試問其蒸發量為多少？
(A) 1000 (B) 1500 (C) 250 (D) 3000
5000 kg / h
kg / h

38. 下列哪一項不是增強熱交換器熱量傳送能力的途徑？
(A) 增大總熱傳係數 (B) 採逆流操作以提高平均溫度差
(C) 提高單位體積設備的傳熱面積 (D) 降低流速

39. 在一蒸發器中，以濃溶液加熱稀溶液，稀溶液從 20 加熱至 50 ，濃溶液則由 100 冷
卻至 60 。已知稀溶液的質量流量為，平均比熱為，總熱傳係數為
0 W ，請問並流 ( cocurrent flow ) 情況下的平均溫度差為多少 K？
(A) 44.8 (B) 33.7 (C) 35.0 (D) 57.5
°C °C °C
°C 1.0 kg /s
28 / m K 2 ⋅
3.5 kJ/ kg ⋅K

40. 承第 39 題，請問該蒸發器傳熱面積為多少m2
？
(A) 8.4 (B) 15.7 (C) 6.5 (D) 11.1

41. 在內徑為 300 mm的管道中心放置皮托計 ( Pitot meter ) 測量氣體的流速，測點處的壓力
為 100 kPa，溫度為 30 ，氣體的密度為，黏度為。已知皮托計
的U形壓差計的讀數為 35 mmH
°C 3 1.985 kg / m 2.2 10 Pa s 5 × ⋅ −
2O及，請問管中氣體最大流速為多少？
(A) 9.3 (B) 13.1 (C) 18.6 (D) 37.7
2 g = 9.8 m/s m/s
【背面尚有試題】
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化工類專業科目(二)

42. 下列有關氣液平衡方面之敘述何者錯誤？
(A) 溶液的總蒸汽壓與外界之大氣壓力相等時，溶液開始沸騰，其溫度稱為沸點
(B) 液體開始沸騰而汽化的溫度，稱為泡點 ( bubble point )
(C) 氣體開始冷凝而液化的溫度稱為露點 ( dew point )
(D) 固定組成下溶液的泡點與露點會相同

43. 離心泵操作過程中實際壓頭 ( head ) 遠比理論壓頭小，下列何者不是造成壓頭損失的
主要原因？
(A) 摩擦 (B) 衝擊 (C) 環流 (D) 溫度

複選題
44. 下列何者不是熱傳係數的單位？
(A) kcal/ kg ⋅K (B) W / m K (C) (D) 2 ⋅ kcal/ m C 2 ⋅° Btu /f t h F 2 ⋅ ⋅°

45. 圓球粒子在某一流體中運動產生拖曳力 ( drag force ) 可由 2
2 C A u ρ F D p
D = 計算求得，其中
CD為拖曳係數 ( drag coefficient )， Ap 為粒子在與其運動方向垂直之平面上的投影面積，
ρ 為流體密度，u 為粒子運動速度。請問當Re小於 1.0 時，與之間關係為何？
(A) (B) (C)
CD Re
= 24 /Re CD =16 /Re CD =12 /Re CD (D) = 32 /Re CD

46. 過濾時流體流動阻力包括濾機進口與濾液在出口管線之摩擦、濾液流經濾餅、及濾液流經
過濾介質之摩擦等三個串聯阻力，相較之下下列哪類阻力可略而不計？
(A) 濾機進口阻力 (B) 濾餅阻力
(C) 過濾介質阻力 (D) 濾餅與過濾介質等阻力

47. 某一直徑為 1 mm的固體球形物質，若經研磨成直徑 0.1 µm的球形微粒，請問其比表面積
變為原來的多少倍？
(A) 1 (B) 102
(C) 104
(D) 10-4

48. 外徑 5 cm 的蒸汽管，為避免蒸汽輸送過程中之熱損失，以 2.5 cm 厚之保溫材料
( ) 保溫，如保溫材料之內外溫度分別為 120 與 40 ，則 25 m 管長
的熱損失為：
(A) 63.5 (B) 25.3 (C) 2.53 (D) 635
k = 0.14 W / m⋅K
kW
°C °C
kW kW kW

49. 一大氣壓下 25 時，空氣中二氧化碳的濃度為 400 ppmv，請問該空氣中二氧化碳的莫
耳分率為何？
(A) 4 % (B) 0.2 % (C) 0.04 % (D) 0.004 %
°C

50. 下列有關壓力表示方式之敘述何者錯誤？
(A) 絕對壓力為真實壓力 (B) 表壓力＝絕對壓力－大氣壓力
(C) 負壓表示真實壓力為負值 (D) 真空度＝大氣壓力－絕對壓力

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