申論 1一單效蒸發罐（single-effect evaporator）進行濃縮操作，擬將一進料流量為6000 kg/h之溶液從溶質組成10 wt%（重量百分比）濃縮至25 wt%之濃縮產物。進料溶液之溫度為20ºC，在蒸發罐內操作壓力為15.3 kPa，而用於提供加熱之熱源為101.32 kPa下之飽和蒸汽。此蒸發罐內之總括熱傳係數為2000 W/m2-K，假設溶液沸點上升可以忽略，進料溶液之比熱為4.06 kJ/kg-K。請問此濃縮操作中：㈠需要之飽和蒸汽流量為何？（15 分）㈡蒸發罐內之熱傳面積需要多少m2？（5 分）15.3 kPa54.3oClatent heat從蒸汽表得知：在下，水之沸點為，飽和蒸汽潛熱（）為2372.4 kJ/kg101.32 kPa100oC2257.1 kJ/kg；在下，水之沸點為，飽和蒸汽潛熱為。
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申論 2有一離心幫浦（centrifugal pump）用於輸送某流體，輸送流量為0.125 m3/s。在幫浦之吸入端，管內徑為0.154 m，壓力讀數為低於大氣壓22.5 kPa；在排出端之管徑為0.128 m，且排出口高於吸入口有3.50 m，出口壓力讀數為高於大氣壓222.5 kPa。假設流體密度為1000 kg/m3，黏度為0.001 kg/m-s，管線摩擦損耗可忽略。請問幫浦輸出之功為多少kW？（20 分）
申論 3有一半徑為r之金屬線，其外緣包覆一均勻厚度之絕緣塑膠層，此時半徑變為r，即io絕緣層之厚度為r - r。金屬線會產生熱，而外界之冷空氣有散熱作用，在穩態（oisteady state）下，絕緣層內側表面（與金屬接觸處）之溫度為T，絕緣層外側表面i（與冷空氣接觸處）之溫度為T。若此金屬線很長，熱量傳送僅發生於徑向（oradial direction），且絕緣層之熱傳導係數（k）為定值。㈠請推導出絕緣層內之徑向溫度分布，以r，r，T及T表示。（10 分）ioio㈡若r = 1.0 mm，r = 2.0 mm，T = 350 K，T = 300 K，絕緣層之熱傳導係數（k）為ioio0.4 W/m-K。請計算每單位長度金屬線對外界之熱傳量為多少W/m？（10 分）
申論 4一雙成分混合溶液100 kg mole，其組成為60 mol%之成分A 和40 mol%之成分B。將此混合溶液置於蒸餾器進行微分蒸餾（differential distillation）操作，當收集得到之蒸餾產物總量有40 kg mole 時，請問此時：㈠留在蒸餾器內物料之組成為何？（15 分）㈡蒸餾產物中成分A 之mol%為何？（5 分）假設成分A 與成分B 之相對揮發度（relative volatility）為2.0，且在本操作中保持不變。年公務人員高等考試三級考試試題代號：類 科： 化學工程科 目： 輸送現象與單元操作
申論 5有一逆流式多級接觸（counter-current multiple-stage contact）吸收塔進行以純水吸收空氣中丙酮（A）之操作。氣體進料流量為30 kg mol/h，其中丙酮之含量為1.0 mol%；純水進料流量為90 kg mol/h。假設本操作在穩態（steady state）下，且丙酮在空氣-水系統之平衡溶解關係式為：y = 2.5x，其中y及x分別為丙酮在氣相及水相之AAAA莫耳分率。㈠若氣體進料中90%的丙酮被吸收至水相中，請計算在氣相出料及水相出料中丙酮之莫耳分率各為何？需要多少個理想級（theoretical stage）可達到此吸收操作？（15 分）㈡此操作中若要達到吸收氣體進料中90%的丙酮之目標，請問純水最少需求流量為何？（5 分）附件：單位轉換及數值：1 J/s = 1 W1 Pa = 1 N/m2重力加速度（g）= 9.8 m/s2ln 2 = 0.693; ln 3 = 1.099