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輸送現象與單元操作
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111年 - 111 高等考試_三級_化學工程:輸送現象與單元操作#109267
> 申論題
題組內容
四、 一同向流(parallel flow)之熱交換器使用溫度為 20℃,流量為 13,000 kg/h 的冷水將 18,000 kg/h 之四氯化碳從 85℃降溫為 40℃。管壁之熱傳 阻力可忽略。管外(四氯化碳側)之熱傳係數為 1,700 W/m2℃,管內(冷 水側)之熱傳係數為 11,000 W/m2℃。四氯化碳之比熱為 0.20 cal/g℃; 水之比熱為 1 cal/g℃。 (1 cal = 4.184 J)
(一)此熱交換器熱傳面積為多少?
相關申論題
一、 一環狀壁(annular wall)之內半徑及外半徑分別為 r0 及 r1,其上之壁溫分別為 T0 及 T1(T0>T1)。此管壁之熱傳導度(thermal conductivity)隨溫度線性變化,從內管壁之 k0 變化至外管壁之 k1。環狀壁之長度為 L。 請求解經管壁之熱流量(heat flow through the wall)。
#467730
(一)請計算每 100 ft 管長之壓力降。
#467731
(二)假如每 100 ft 管長之壓力降限制為 2 lbf / in.2 以內,最大容許之水流 速為多少? 單位換算:1ft = 12 in.,1in. =2.54 cm,1poise = 0.0672 lb/ft.s, 1lb = 0.45359 kg,g = 32.174 ft/s 2 ,1lb f = 32.174 lb.ft/s 2 。
#467732
三、 欲以一幾何相似(geometrically similar)之小攪拌槽(agitated tank)實 驗來預測大攪拌槽之流場,大攪拌槽及小攪拌槽置於中心之動葉輪 (impeller)直徑分別為 DI 及 DII,請問大小攪拌槽動葉輪轉速之關係及 大小攪拌槽所使用液體物性(physical property)之關係為何?
#467733
(二)如冷水及四氯化碳之流量及進口溫度均不變,但改以逆向流 (counter current flow)於此熱交換器交換熱量,熱傳係數假設不變, 請問逆向流熱交換量為同向流時之多少倍?
#467735
五、 一批粗戊烷(crude pentane)包含 12 mol %正丁烷(n-butane)及 88 mol %正戊烷(n-pentane)。如以大氣壓力下之批次蒸餾(batch distillation)去除 95%的正丁烷,剩下液體(remaining liquid)之成分為何?在此操作 範圍內,正丁烷對正戊烷之平均相對揮發度(relative volatility)為 3.5。
#467736
(三)在填充塔的吸收操作中,說明何謂負載(loading)現象。(5 分)
#557728
(二)離開塔底溶劑中 H2S 的莫耳分率。 (8 分)
#557727
(一)離開塔頂廢氣中 H2S 的莫耳分率。 (7 分)
#557726
(二)寫出此系統之初始條件(initial condition, IC)與邊界條件(boundary 。(5 分) condition, BC)
#557725
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