申論 1回答下列問題：（每小題6 分，共30 分）㈠試說明流體流過粒子床之溝流（channeling）現象，且由粒子之受力分析說明最小流體化速度（minimum fluidization velocity）現象。㈡對於以重力沉降（gravitational settling）配合Stokes 定律來量測粒子粒徑的方法，其運用上有何限制？㈢於蒸發操作中，蒸氣再壓縮蒸發（vapor recompression evaporation）之操作方式其能源效率常優於10 個單元以上串聯之多效蒸發罐（multiple-effect evaporator），試說明其原因。㈣說明板式蒸餾塔（plate distillation tower）之倒瀉（weeping）及泛溢（flooding）等現象。㈤何謂濕球溫度（wet-bulb temperature）？如何藉由乾球及濕球溫度推求空氣之濕度？
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申論 2有一浮子流量計（rotameter），浮子材料之密度為1500 kg/m3，以水（密度=1000 kg/m3、黏度=1 cp）通過時，其流量量測範圍為20~200 m3/hr，若改用材料密度為2500 kg/m3之浮子，以水通過時，則其流量量測範圍為何？假設浮子之拖曳係數（dragcoefficient）不隨其材質密度而改變。（10 分）浮子流體
申論 3在下圖所示之液體輸送系統，槽壓1.2 大氣壓之液體經直徑0.05 m 之圓管泵送至1.0 大氣壓、高25 m 之槽體中。該液體密度為900 kg/m3、黏度為1.5 cp 而蒸氣壓為20 kPa，進料槽至泵吸入口（suction）之管長為15 m，而泵排出口至另一槽間的管長為70 m，若液體輸送量設計為24 m3/hr，且除直管外其他管件（fittings）之摩擦損失可忽略。流體於管內若為層流流動（laminar flow），其摩擦係數與雷諾數的關係為f = 16/Re；而紊流流動（turbulent flow）時，其摩擦係數與雷諾數的關係則為f = 0.05 Re-1/5。㈠若泵效率為65%，試估算所需泵的馬力（hp）。（12 分）㈡試估算該泵系統之有效NPSH（available NPSH）。（8 分）1 atm25m1.2 atmP=2.0atm5m
申論 4有一程序於攪拌槽中進行加熱操作，進料與排出液之速率皆為0.2 kg/sec，槽內之液體量維持100 kg，進料溫度維持於25℃，於初始時（t = 0）槽內液體溫度亦為25℃，而夾套（jacket）中通入100℃蒸氣以進行液體加熱，該夾套與槽內流體間之熱交換0.8 m2Overall heat transfer coefficient500 J/m2·sec面積為，而總括熱傳係數（）為·℃，且攪拌槽進料與排出液之比熱（heat capacity）皆為4000 J/kg·℃。假設夾套內溫度維持100℃，攪拌槽為完全混合，其與外界（surroundings）之熱傳可忽略，試估算：㈠達穩定操作時，攪拌槽排出液之溫度。（10 分）㈡槽內液體達95%穩定溫度所需之加熱時間。（10 分）進料 0.2 kg/sec, 25℃T蒸氣T=100℃hM=100kg排出0.2 kg/sec, T夾套（jacket）
申論 5有一厚度為L 之有機物體置放於水泥平板面，該物體表面與大氣接觸，其表面處之氧氣濃度為C（mole/m3），氧氣於該物體內擴散（有效擴散係數為D）並與有A,0AB機物進行一級（first order）反應，氧氣消耗速率可表示為：r(mole/m3sec) = -kC。A·A假設一維（one-dimensional）的擴散且水泥平板為氧氣不透過層，試推演穩定條件（steady-state conditions）下，氧氣傳送入此有機物體表面的通量[molar flux（mole/m2sec）]。（20 分）·CA,0L 有機物體水泥表面附件單位及轉換表（Unit and Conversion factors）1 mm = 10-1cm = 10-3m長度：1 cp = 1×10-3 kg/m·sec黏度：1 atm = 1.01325×105 N/m2 = 101.3 kPa壓力：重力加速度：g = 9.8 m/sec2馬力：1 hp=745.7 J/sec