98年 - 98 經濟部所屬事業機構_新進職員甄試試題_化工製程：1.單元操作2.輸送現象#136999

一、何謂熱傳送(heat transfer)?(2分)試簡述傳導(conduction)、對流(convection)及輻射(radiation)基本原理?(4分)以簡圖繪出與分析加熱爐主要區位熱傳方式。(4分)

二、說明冷卻水塔(cooling tower)基本原理?(2分)並請以簡圖繪出及說明機械通風式(mechanical draft)水塔主要部位。(4分)

三、固體性質中整體密度(bulk density)之定義為何?(2分)比表面積(specific surface area)之定義為何?(2分)一顆直徑為D,密度為 ρ之球狀粒子,求其比表面積。(2分)

(1) 各段之流速?(6分)

(2)出水質量流率?(4分)

五、 依圖二所提示蒸餾塔進出條件，請證明圖三中 OPQ 三點共線。(10分)
[註: X: 莫耳百分比; H: 單位熱焓; H'_d 與 H'_b 分別為 H_d 與 H_b 之修正熱焓 ]

(1) 吸引揚程 (suction head) (2分)

(2) 排出揚程 (discharge head) (2分)

(3) 總揚程 (total head) (2分)

(4) NPSH (Net positive suction head) (2分)

(1) Re

(2) Pr

(3) Nu

(4) Sc

八、 質量傳遞速率定律為 Flux=-D,請問與之相似的動量及熱量之通量式子為何?並請說明符號之意義及彼此之相似性。(6分)

九、 在化工廠中,許多製程流體需要與冷卻水進行熱交換。有某一換熱器配置200支/2英吋80 號管,冷卻水平均通過且溫度為350K,並測得流量 5*10^-2 m³/sec,試計算管之熱傳係數。(10分)
水在350K之性質為
密度(ρ) = 973.7 kg/m³
黏度(µ) = 3.72*10^-4 kg/m-sec
熱導度(k) = 0.668 W/m-K
普蘭特數(Pr) = 2.33
且紊流時, Dittus-Boelter 方程式為Nu = 0.023 Re^0.8pr^0.33。管徑請查附表一。

(1)請解釋以上(a)、(b)、(c)、(d)四項之物理意義。(4分)

(2)上列方程式是否適合用來描述聚合物融化的流體行為?(3分)

(3)上列方程式中,何者是造成邊界層(boundary layer)現象的主要原因?(3分)

(1)最終產品硫份。(5分)

(2)最高響應訊號。(5分)

(3)最高響應硫份。(5分)
註:在低阻尼系統(underdamped system),其阻尼係數(damping factor)為ζ,則其最高超越(overshoot)公式,其中B為新穩態-舊穩態。

十二、請以羅斯法(Routh Test)計算確認以下系統是否穩定。(5分)