化學工程 106 年化工機械概要考古題

有個殼管式熱交換器，如圖一，化合物B 在殼端流動，進料流量（物流1）為20 kg/s， 進料溫度為70℃，出料溫度（物流2）為40℃。化合物A 在管束端流動，進料流量 （物流3）為10 kg/s，進料溫度為20℃，假設兩者比熱容量（specific heat capacity） 近似，請預估化合物A 出料溫度？（20 分） 圖一

請繪圖說明皮托管（Pitot Tube）的原理。（5 分）使用皮托管測量圓管內流體流速時， 皮托管之外徑不可大於管徑之幾分之幾？（5 分）

請依定義及應用比較吸收（absorption）、氣提（stripping）、萃取（extraction）、瀝取 （leaching）的差異。（20 分）

請說明旋風分離器的基本工作原理，並繪出殘留曲線與粒徑的關係圖。（10 分）試述 何謂助濾劑及功用，並舉出一種常用助濾劑。（10 分）

如圖二所示，有一曝露於大氣的水槽，如不計摩擦損失時，液體（密度為0.9 g/cm3） 經由內直徑0.01 m 之圓管排出大氣中，試求其出口的平均速度？（20 分） 圖二

請解釋說明與粉體粒徑篩選有關的名詞：通過率（D）和殘留率（R），並畫出一般通過率 分布曲線（即D 對粒徑Dp 做圖）和殘留率分布曲線（即R 對粒徑Dp 做圖）。（10 分）

請比較以下裝置應用的差異和其優缺點： 固體輸送之帶式運送機與氣動式運送機（pneumatic conveyor）。（10 分） 熱量輸送之殼管式熱交換器和板式熱交換器。（10 分）

有一混合物以1200 kg/hr 的流率進入具回流比的精餾塔，該混合物由A 與B 組成， 其中A 占該混合物的重量百分率為40%，若餾出物中含A 的重量百分率為90%，餾 餘物中B 的重量百分率為95%，自塔頂進入冷凝器的蒸氣量為900 kg/hr，則回流比 為何？（20 分）

管因受限於製造、搬運、儲存之條件，長度有其限定，需要由配管場合決定管徑與 長度大小，也因此有不同的接合方法，分為螺旋接合（screw joint）、凸緣接合（flange joint）、焊接接合（welded joint）和插承接合（bell and spigot joint），請問各接合方法 有何不同？（20 分） 4 2 1, mB 3, mA P = 1 atm V 12 m 3 m 2 m

有一液體（蒸氣壓0.25 atm，密度0.86 g/cm3）經幫浦由儲槽輸送至高處，槽內壓力 為1atm，若幫浦進口端管線壓力損失為0.05 atm，幫浦的位置高於儲槽內液面1.2 m， 試計算此幫浦的吸引揚程（suction head）；（10 分）淨正吸引揚程NPSH（net positive suction head）。（10 分）

直徑10 cm 之蒸氣管，使用4 cm 厚之石棉（熱傳導率 = 0.14 kcal/(hr‧m‧℃)）保溫 以避免蒸氣輸送過程中熱損失。如果石棉內外面之溫度為140℃與50℃，試求每單 位公尺管長之熱損失率。（20 分）