申論 1下圖(a)所示為浮子流量計(rotameter)的一段面,而下圖(b)所示為控制體(controlvolume)。圖中z表示高度,u 表示流速,p 表示壓力,a,A表示面積,g 表示重力加速度,M 表示浮子的質量。令和分別表示流體和浮子的密度,根據位置1f和2(圖中符號下標所示)建立:㈠連續方程式(質量均衡)。(5 分)㈡白努力方程式(Bernoulli equation 或能量均衡)。(5 分)㈢向上流的動量均衡方程式(upward momentum balance equation)。(5 分)㈣推導流體流率Q與M ,g ,A,a,,的關係。(10 分)fpuzzup(a)(b)
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申論 2設計一座具有部份再沸器(partial reboiler)LV之蒸餾塔以分離兩物質LK 和HK,其中LKN-2N-1第N-1 板是較易揮發之物質。給定此蒸餾塔塔底的部份N+1LV再沸器的編號為,如右圖所示,並將其N-1N第N 板視為一個平衡板。今假設塔底液相中LK 的平衡莫耳分率(mole fraction)x1.0,LVNN+1LK,N1塔底再沸器的boilup ratio V/B=2,且LK 和部份再沸器(第N+1 板)HK 的相對揮發度(relative volatility)固定為2.4。計算離開第N-1 板的氣相與液相組成。x=0.1LK,N+1(25 分)年公務人員高等考試三級考試試題代號:35520類科:化學工程科目:輸送現象與單元操作Y/X
申論 3假設含A和B兩成份的混合物為理想的混合物,其相對揮發度α=AeAe為常數,ABY/XBeBe其中X 和Y 分別表示成份在液相和氣相的莫耳分率,下標Ae和Be分別表示A和B成份在平衡狀態。若要用有回流(reflux)的蒸餾塔來分離此混合物,使得A成份在塔頂產品的莫耳分率為X,在塔底產品的莫耳分率為X。DB㈠假設2,試說明如何求得Y 對X 的氣液平衡(VLE)曲線圖。(10 分)ABAA㈡若塔頂冷凝器為全冷凝器(total condenser),試證明所需的最少板數為X1(X)lnDBX1(X)NBD1。(15 分)minlnAB
申論 4一套管式熱交換器的局部單位面積熱通量(heat flux)dq /dA和冷熱流體之溫差ΔTTT的關係可表示成hcdqUΔTU(TT)dAhc其中U 為局部總熱傳係數。下圖所示為逆向流(countercurrent flow)套管式熱交換器操作時冷熱流溫度T 對熱流率q的關係,這些關係都是線性的。圖中溫度T 的下標a 和b 分別表示流體在進口和出口處,而下標c 和h 分別表示冷和熱流體。若總熱傳係數U 為常數,A 表總熱傳面積,推導總熱傳速率q 與溫差ΔT 和ΔT 的關係。TT12(25 分)ΔTT2haTcbT vs qhT vs qcTemperatureThbΔTTcaΔT vs qΔTΔT0qTq