化學工程 110 年輸送現象與單元操作考古題（共 5 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/chemical-engineering/110-%E8%BC%B8%E9%80%81%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E5%96%AE%E5%85%83%E6%93%8D%E4%BD%9C

第 1 題
請回答下列問題：
㈠在動量傳送與熱傳中，與分子擴散係數（molecular diffusivity）相對應
之物理量為何？（4 分）
㈡試問在求解一純氣體非恆溫流動系統之問題中，需使用到之統制方程
式（governing equations）及關係式有那些？（6 分）

第 2 題
一熱球懸浮於巨大靜止之流體中，熱球之表面溫度固定為TR，流體之溫
度為T∞，熱球之半徑及直徑分別為R 及D，熱球及流體之熱傳導係數
（thermal conductivity）分別為ks 及kf。在無任何對流之情況下，請求得
熱傳係數（heat transfer coefficient）之關係式。（20 分）

第 3 題
空氣流經一蒸汽加熱之管式熱交換器，相較於管內空氣側熱傳阻力，蒸
汽側及管壁之熱傳阻力可忽略。對於管內之流動，
0.8
1/3
Nu
0.023 Re Pr
=
，
其中Nu 為納塞數（Nusselt number），Re 為雷諾數（Reynolds number），
Pr 為普朗特數（Prandtl number）。對於下列之各種情況，求出其q / L
T
之變化比率。其中q 為熱通量（heat flux），
L
T
為對數平均溫度差
（logarithmic mean temperature difference, LMTD）。
㈠空氣之壓力加倍，但空氣質量流率（mass flow rate）不變。（5 分）
㈡空氣質量流率加倍。（5 分）
㈢空氣流經之管子數加倍，但空氣質量流率不變。（5 分）
㈣管子直徑減半，但空氣質量流率不變。（5 分）

第 4 題
以一板式吸收塔（plate absorption column）將含30 mole%丙酮（acetone）
之混合氣體中的丙酮藉由非揮發性吸收油去除97%。混合氣體中其餘成
分為空氣。進入板式吸收塔之油不含丙酮，油離開吸收塔時含10 mole%
丙酮。平衡關係式為
=1.9
e
e
y
x 。請畫出吸收塔之操作線（operating line），
並說明及顯示畫出操作線之中間計算過程，及求得理想階數（number of
ideal stages）。（25 分）

第 5 題
一直徑為2 ft 之鋼管內水流平均流速為15 ft/s。此鋼管之粗糙度
（roughness）ε為0.0003 ft。水之密度為1 g/cm3（= 62.4 lb/ft3），黏度
（viscosity）為1 cp。入口及出口處之摩擦損失可忽略。如在鋼管內置入
一光滑塑膠襯墊（smooth plastic liner）使得內徑變為1.9 ft，請問如壓力
降維持不變，此時流量為原來流量之幾倍？（25 分）
單位換算：1 ft = 12 in.，1 in. = 2.54 cm，1 lb = 0.45359 kg，1 poise = 0.0672
lb/ft ∙ s。
Material of construction
Equivalent roughness for new pipes,ε
(m)
Drawn tubing
1.5 × 10-5
Commercial steel
4.6 × 10-5
Wrought iron
4.6 × 10-5
Asphalted cast iron
1.2 × 10-4
Galvanized iron
1.5 × 10-4
Cast iron
2.6 × 10-4
Wood stove
1.8 × 10-4
to 9 × 10-4
Concrete
3
× 10-4
to 3 × 10-3
Riveted steel
9
× 10-4
to 9 × 10-3
Reynolds number, NRe =
υρ
µ
D
Fanning friction factor, f
critical
region
turbulent flow
relative
roughness
ε/D
10,000,000
smooth pipe
1,000,000
100,000
10,000
100
laminar flow

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。