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高等輸送現象
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102年 - 102 高等考試_二級_化學工程:高等運送現象#44023
> 申論題
題組內容
二、考慮某不可壓縮之牛頓流體在兩同軸(coaxial),水平圓柱管間的穩態流動,內圓 柱管之半徑為 R
1
,靜止不動,外圓柱管之半徑為 R
2
,以定角速率ω 轉動;另外,吾人 亦施加一軸向的壓力梯度。假設重力的影響可忽略。
⑴求流體流速分布。(15 分)
相關申論題
⑴圓柱表面的流體切線速率與法 線速率。(5 分)
#143536
⑵圓柱表面的壓力分布。(5 分)
#143537
⑶圓柱所受的拖曳力。(10 分)
#143538
⑷圓柱所受,垂直於其運動方向的力。(10 分)
#143539
⑵流體流速分布是否可能有反曲點?若可能,如何估計?若不可能,為什麼?(15 分)
#143541
三、因寒流來襲,某地區的氣溫由 T0(高於攝氏零度)驟降至 T1(低於攝氏零度)。若 希望埋於地表下方 L 處之水管內的水能夠維持至時間 W 仍未開始結冰,如何估計 L? 須寫出描述問題的方程式及相關的條件,並定義所使用的符號,否則不予計分。 (20 分)
#143542
四、反應物 A 擴散進入半徑為 R 之球狀觸媒(spherical catalyst)反應生成生 成物 B,A → B。反應物 A 於觸媒內之有效擴散係數(effective diffusivity) 為 DA 。觸媒內 A 之單位體積反應速率為 RA = -k1" a c A ,其中 c A 為氣體 A 之濃度。在觸媒表面反應物 A 之濃度為 。請求解觸媒內 A 之濃度分 布及觸媒有效度因數(effectiveness factor)。(25 分)
#475925
三、一起始溫度為 To 之半無窮大(semi-infinite)固體,占據 y = 0 至 y =∞ 之 空間。在時間 t = 0 時, y = 0 之表面溫度突昇為 T1 ,且維持在該溫度。請 以變數轉換η = y / ,α 為熱擴散係數(thermal diffusivity) ,求解固 體之溫度分布 T ( y, t ) 。(25 分)
#475924
二、在一吸收塔實驗中,液體由垂直小圓管內往上流動至頂部後,於外管側 以液膜形式向下流動。液體為牛頓流體,流動為層流,圓管外管側半徑 為 R,外管側液膜厚度為(a-1)R,液體之密度為 ρ ,黏度為 μ 。請求解外 管側液膜之流場,以及液膜之質量流率。(25 分) 註:
#475923
一、一牛頓流體(Newtonian fluid)以層流(laminar flow)流經一水平圓管 內。圓管半徑為 R,管長為 L,壓力差為 p0 - pL ,流體之密度為固定值 ρ,黏度(viscosity)為 μ。請求解流體之體積流率,以及摩擦因數(friction factor)與雷諾數(Reynolds number)間之關係式。(25 分)
#475922
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