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輸送現象與單元操作
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104年 - 104 專技高考_化學工程技師:輸送現象與單元操作#41528
> 申論題
一、請繪出分餾塔(fractionating tower)的示意圖。在圖中指出:進料(feed)、塔底產 品 ( bottom product ) 、 塔 頂 產 品 ( overhead product ) 、 增 濃 段 ( enriching section)、汽提段(stripping section)、回流(recycle)、冷凝器(condenser)及 再沸器(reboiler)。(17 分)
相關申論題
二、有一個很大的平板,在 x 方向的厚度為 2L,在 y 及 z 的方向都是無窮大。平板的溫 度為 T,它只是 x 方向的函數。在平板的兩端 x=L 處及 x=-L 處(x=0 在板的中 央)溫度都維持在 Tw。平板會產生熱量,單位時間、單位體積所發出的熱量為 R。請由殼的能量均衡(shell energy balance)開始,導出穩態(steady state)下溫 度 T 與地點 x 的關係式。(25 分)
#129091
三、空氣和二氧化碳的混合氣(氣體莫耳流率 V2 =100 kg mol/h,二氧化碳莫耳分率 yA2=0.20)和純水(液體莫耳流率 Lo=300 kg mol/h,二氧化碳莫耳分率 xAo=0) 流入一個混合器中混合(溫度=293 K,壓力=1.0 atm)。氣體和液體完全混合且 平衡後由混合器中分別離開。氣體莫耳流率為 V1,二氧化碳莫耳分率為 yA1;液體 莫耳流率為 L1,二氧化碳莫耳分率為 xA1。293 K,1 atm 下的亨利定律(Henry’s law)為 yA1=0.142×104 xA1。請算出 L1 與 V1 的莫耳流率分別為多少 kg mol/h 及 xA1 和 yA1 的值分別為多少?假設水不會揮發進入氣相。(30 分)
#129092
四、在直徑 5 cm 濕壁塔(wetted-wall column)牆壁流下的是水,水會蒸發進入空氣 中。請求出在雷諾數 Re=10,000、40℃及 1 atm 下,水外面空氣薄膜的有效厚度 (effective thickness)δ為多少 cm? 參考資料: 40℃,1 atm 下空氣密度ρ=1.129×10-3 g/cm3,黏度μ=0.0186 cp;水在空氣中的擴 散係數 DAB=0.288 cm2/s;Sh=0.023 Re0.81Sc0.44;在薄膜理論下 kc=DAB/δ,其中 kc 為質傳係數;DAB 為擴散係數;δ為空氣薄膜有效厚度。Sh ≡ kc D/DAB,其中 D 為濕壁塔直徑。(28 分)
#129093
(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
(一)請依上述情形,推導出此球形系統在不穩定(unsteady state)狀態下的 質量傳送(mass transfer)關係式(CA 與 r 的關係):式中為液滴內 A 成分的濃度;為 A 對 B 的擴散係數 (diffusivity);r 為液滴的半徑方向距離。(15 分)
#557724
(二)當流體為靜止時,請由熱量傳送基本學理,導證單一球體在無窮盡流體中,Nu = 2.0。 (14 分)
#557723
(一)請分別寫出式中 Nu、Re、Pr 三參數的定義(definition) ,並說明參數 的物理意義。(6 分)
#557722
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