化學工程 107 年化工機械概要考古題

請說明用來輸送氣體的化工裝置有那些？並請詳述其特性。（20 分）

請回答下列各題： 請說明在攪拌槽中放置擋板功能為何？（5 分） 2 in、40 號鋼管與2 in、80 號鋼管相較，何者管壁厚度較厚？（5 分） 請說明泵之淨正吸引頭（net positive suction head, NPSH）。（5 分） 熱傳遞有那幾種機制？其中那些機制需要介質，那些機制不需要介質？（10 分） 請解釋蒸發器經濟效益（evaporator economy）。（5 分） 請說明皮托管（pitot tube）之原理。（5 分）

請詳述熱量傳送的方式及解釋其傳送原理，並分別舉例説明在化工機械上應用該熱 量傳送方式的操作。（20 分）

使用一泵將水井之水（水面低於地面3 公尺）抽到離地5 公尺高的水塔中，水流量 為1.2 L/s，水管內直徑為2 公分，若各項管件摩擦損失可忽略，泵效率為70%，試 決定需要的泵功率？重力加速度g = 9.8 m/s2。（15 分）

化學工業上常用的結晶操作有冷卻法、蒸發法及真空法，請詳述這些操作方法的原 理及其適用條件。（20 分）

有一套管式熱交換器，內管液體之比熱（Cp）為3 kJ/kg℃，流率為2000 kg/hr，且其 溫度從90℃被降至70℃，而水（Cp = 4.2 kJ/kg℃）在外管以逆向流動，流率為 6000 kg/hr，進口溫度為30℃，若已知總熱傳係數U = 300 W/m2 K，請問水之出口溫 度及熱交換器熱傳面積為多少？（20 分）

請解釋下列蒸餾操作： 共沸蒸餾（azeotropic distillation）。（10 分） 萃取蒸餾（extractive distillation）。（10 分）

文氏流量計（Venturi meter）和鋭孔流量計（orifice meter）均是常用的差壓式流量計， 其各有何優、缺點？（10 分）

有一離心泵擬以0.05 kg/s 的速率用於汲水輸送系統，河水（密度為1.0 g cm-3）自河 邊利用輸送管及離心泵送至在河邊廠區高處的開口塔槽。輸送管在高處的出水口處 比河面高30 m，若忽略管路的摩擦損失及動能變化，請計算離心泵的功率至少需要 多少瓦（W）？（20 分）

一平面爐壁由12 cm 厚之耐火磚內層及24 cm 厚之普通磚外層所構成，耐火磚及普 通磚之熱導係數各為0.2 及0.8 kcal/hr·m·℃。爐壁內表面之溫度為720℃，外表面之 溫度為70℃。 磚間接觸點之熱阻不計，試求穩定狀態時，爐壁每平方公尺之熱損失。（15 分） 兩磚界面之溫度為多少？（5 分）