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化學反應工程學
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96年 - 96 專技高考_化學工程技師:化學反應工程(亦稱化工動力學)#36301
> 申論題
題組內容
五、有一氣相非均勻相觸媒反應(Heterogeneous catalytic reaction)A→ B + C,必須在 A1-Si 固體顆粒的表面進行,假設利用微分反應器(differential reactor)得到下列動 力學實驗數據:
⑴依據動力學實驗數據請提出並解釋可能的反應速率式。(10 分)
相關申論題
⑵由提出的反應速率式,依據 Langmuir-Hinshelwood 原理異相觸媒反應分為:吸附、 表面反應、脫附三大步驟。請說明及推導可能的非均勻相觸媒反應機構,以及速 率決定步驟。請注意:Al-Si 顆粒的表面活性部位以『S』表示,其他需要的動力 學參數值可自行設定。(10 分)
#100335
⑴定義:流體流過一球表面(直徑為 D)之拖曳係數(Drag coefficient)
#100336
⑵賓漢塑膠流體(Bingham-plastic fluid)
#100337
⑶馬夫力板效率(Murphree plate efficiency)
#100338
⑷最小回流比(Minimum reflux ratio, Rm)
#100339
二、現有一套管式熱交換系統,內鋼管直徑為 25 mm,外鋼管直徑為 35 mm。甲醇於套 管之內管內流動;而水則於環管的空隙間流動以冷卻內管之甲醇。試求基於外管面 積之總熱傳係數為若干 W/m2 ·K?(20 分) 注意:⑴水與甲醇之熱傳薄膜係數分別為 1500 W/m2 ·K 與 900 W/m2 ·K ⑵水與甲醇之積垢因數(fouling factor)分別為 2500 W/m2 ·K 與 5000 W/m2 ·K ⑶鋼管之熱傳導係數為 55 W/m·K
#100340
⑴若忽略管中之摩擦損失,估算出口處水之初始流速為若干 m/s? (5 分)
#100341
⑵若考慮管中之摩擦損失,估算出口處水之初始流速為若干 m/s?(15 分) 注意:⑴ 25℃時水之密度為 1000 kg/m3 ,黏度為 1×10-3 N·s /m2 ⑵泛寧摩擦係數(Fanning’s friction factor):層流:f = 16/Re 紊流:f = 0.046 Re -0.2 其中 Re為雷諾數(Reynolds number)
#100342
四、兩片長與寬非常大的平行板(在 x-z 平面上),中間夾有一流體,且板間距離為 0.5 cm。若對上層板施予一固定力,使上層板維持以比下層板快 30 cm/s 之等速度 往 x 方向移動。試由殼均衡(shell balance)開始推導,求出於穩定狀態(steady state)時之剪切應力(τyx,shear stress)為若干 N/m2 ?(20 分) 注意:中間所夾流體為乙醇,273 K 時之黏度為 1.77 cp。
#100343
五、一槽中裝有深度為 δ 之液體 B 吸收介質(槽底部之位置可視為 z = δ)。槽上方混 合氣體中之 A 成分可溶於 B 液體中,且與 B 在液相中進行不可逆之化學反應: A + B→AB,其反應速率式可表示為-RA = k CA。設液相中成分 A 之濃度極稀薄, 試推導出穩定狀態時成分 A 於槽中之濃度分布表示式。(20 分) 注意:⑴設已知成分 A 於液體表面(z = 0)之濃度為 CA0。 ⑵ DAB 為 A 成分於 B 液體介質中之擴散係數。
#100344
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