高普考題庫
103 年 103年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

輸送現象與單元操作

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1牛頓流體(Newtonian fluid)沿著垂直圓柱管外壁緩慢流下。圓柱管外壁半徑為R,液膜厚度為(a-1)R(液膜最外圍至圓柱管中心軸距離為aR)。請求解液膜之流場。(20 分)
申論 2一風扇將靜止之空氣送入長達45 m 之200 mm × 300 mm 長方形管道。進入管道之空氣為15℃及750 mm Hg 絕對壓力,流量為0.6 m3/s。此時空氣之黏度(viscosity)為0.019 × 10-3 kg/m.s。所需之理論功率(theoretical power)為何?空氣之分子量可視為29。1 kg-mol 氣體在標準狀態下之體積為 22.4 m3。對於平滑之管子而言:在層流(laminar flow)時,泛寧摩擦係數(Fanning’s friction factor)f = 16/Re;在紊流(turbulent flow)時,f = 0.046 Re-0.2,其中Re 為雷諾數(Reynolds number)。(20 分)
申論 3一逆向流(countercurrent flow)之殼管式熱交換器(shell-and-tube heat exchanger)將2,500 kg/h 之油從160℃降溫至80℃以下之溫度。流進管內之冷水溫為20℃,流量為4,000 kg/h。此熱交換器基於管外表面積之總熱傳係數(overall heat transfercoefficient)為960 W/m2℃,管子之外表面積為4.1 m2。油之比熱為0.72 cal/g℃;水之比熱為1 cal/g℃。此熱交換器中之油及水之出口溫為多少?(1 cal = 4.1868 J)(25 分)
申論 4回答下列問題:Nu = 2.0 + 0.60 Re1/2Pr1/3其中Nu 為紐塞數(Nusselt number),Re 為雷諾數(Reynolds number),Pr 為普朗特數(Prandtl number)。請問對於一樟腦圓球在空氣中揮發之質傳相對應公式為何?(5 分)(two-film theory)。(5 分)
申論 5在含有7 個篩盤(sieve tray)之塔內,一稀釋(dilute)氨(ammonia)之水溶液經與空氣逆向流(countercurrent flow)接觸將氨氣提(air stripping)。平衡關係式為y=0.8x。當空氣之莫耳流量(molar flow rate)為水溶液莫耳流量之1.5 倍時,90%ee之氨可被移除。請問此塔之理想階數(ideal stages)為多少?階效率(stageefficiency)為何?(25 分)