申論 1有一水平放置的噴嘴(nozzle),上下游兩端之直徑分別為6 cm與3 cm。若密度為1000 kg/m31×10 −3kg/m⋅s0.05 m3/s、黏度為的水以的體積流率流經該噴嘴而排放至大氣中,假設在固體表面上的摩擦力可以忽略,試計算作用於噴嘴上的合力(resultantforce)。(25 分)
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申論 2有一個邊長為3 m的正立方體儲水槽,置放於地面上,槽頂有一排氣孔與大氣相通,1000 kg/m31×10 −3kg/m⋅s槽內儲存密度與黏度分別為與的水,槽內並裝設有一浮球式液位控制器,可以控制補充水量及維持液位高度。在儲水槽的底部水平連接一內徑為1 mm,長度為6 m的排水圓管,藉以將水持續排放到大氣中,作為其它供水用1×10−7 m3/s途。若欲將水的排放速率固定為,則儲水槽內的液位高度需要維持在多少公尺?假設進入排水管入口的能量損失可以忽略。(25 分)
申論 3溫度T =25℃的水流過一水平放置的不銹鋼板之上表面,其表面溫度保持在∞T=50℃。該不銹鋼板之厚度為0.2 m,熱傳導係數為617.W/m⋅K,且其下表面之1,s溫度保持在T=110℃。若水之熱傳導係數為.062W/m⋅K,在忽略邊端效應(end2,seffects)與穩定狀態下,請回答下列問題:㈠計算水流之對流熱傳係數。(10 分)㈡在水與鋼板接觸的位置,水中與鋼板中之溫度梯度各為何?(10 分)㈢繪出一簡圖說明鋼板中與鄰近的水中之溫度分布。(5 分)
申論 4有關蒸餾(distillation)操作,請回答下列問題:㈠簡要說明蒸餾的原理。(5 分)㈡說明微分蒸餾(differential distillation)與閃蒸(flash distillation)之差異性。(5 分)㈢對於A與B雙成分混合物的閃蒸操作,推導關聯氣相中成分A之摩耳分率y、液相中成分A之摩耳分率x、進料中成分A之摩耳分率x、單位時間進料摩耳數F、單位f時間蒸發摩耳數V及單位時間留存在液相之摩耳數S的方程式。(5 分)㈣對於A 與B 雙成分混合物的閃蒸操作,若已知進料的蒸發分率(V/F),說明如何利用x-y 圖中的氣-液平衡曲線,以作圖法迅速決定閃蒸後氣液兩相中成分A 的摩耳分率。(10 分)