化學工程 111 年化工機械概要考古題

請試述下列名詞之意涵： 對數平均半徑（Log-mean radius）（5 分） Fick’s second law（5 分） 蒸汽祛水器（Steam trap）（5 分） 雙膜理論（Two film theory）（5 分）

請回答下列問題： 解釋氣體吸收塔的操作中，負載（loading）及溢流（flooding）的意義。 （10 分） 銳孔流量計的前後差壓減為原來前後差壓的1/4，則其流量減為原來 的多少？（5 分） 當兩相同離心幫浦並聯時，請問其流量與排出壓力為使用單一離心幫 浦的幾倍？（5 分）

依泵的持性，回答下列問題： 泵分成幾類？請分別比較。（10 分） 何者易受氣縛（air binding）影響？（5 分） 何時適合黏稠性的流體？（5 分）

請分別繪圖與簡述說明皮托管（Pitot tube）與文氏流量計（Venturi meter） 的原理，並比較其差異。（20 分）

一塊均勻材料，厚度為0.50 m，此材料的熱傳導係數k = 0.54 kcal/hr-m℃。 若材料的一面的溫度為200℃，而另一面維持在20℃，此熱傳導僅在一 維方向，試求在穩態時的熱流通量。（15 分）

一雙套管熱交換器用以冷卻熱油，熱油入口溫度為85℃，希望冷卻至40℃； 冷水入口溫度為20℃，出口溫度為36.5℃；若已知其熱傳率為224kW， 而其總熱傳送係數為2.4kW/（m2‧K），則在逆流熱交換之下，需要熱傳 面積多少m2？（20 分）

利用水將空氣中的氨氣在吸收塔以逆向流動方式吸收，塔的溫度為68°F， 氣體進料為1540 ft3/hr (1 atm)，而水中不含氨的流量為75 lbm/hr，且空 氣可假設為理想氣體（理想氣體常數R = 0.73 ft3．atm/R．lbmmol）。若氨 的含量經吸收後由3.52%降至1.29%，請問： 以何種方式表示可使操作線變成直線？（10 分） 求此操作線的斜率為何？（10 分） 何謂操作線的最小斜率？（5 分）

一冷卻結晶罐內原有40.0%CuSO4（原子量=159.5）之水溶液100kg，將其冷 卻至25℃（假設其飽和溶液含23.0%CuSO4，產生之晶體為CuSO4‧5H2O）， 請問可析出多少kg 的晶體？（20 分）

200 mol/h 的飽和液中，其中有42 mol% n-Heptane 及58 mol% Ethyl Benzene，送入一分餾塔（於101.32 kPa）進行分離出的蒸餾物含97 mol% Ethyl Benzene 及塔底物含2 mol% Ethyl Benzene。此塔的回流比為2.5。 已知在101.32 kPa 壓力下n-Heptane 的氣液莫耳分率的平衡數據為： ℃ xH yH 136.1 0 0 129.4 0.08 0.230 119.4 0.250 0.514 110.6 0.485 0.730 102.8 0.790 0.904 98.3 1.000 1.000 求蒸餾物及塔底的莫耳流率。（10 分） 寫出此操作線，不需詳細繪圖，但由繪圖說明如何由操作線與平衡線 求此分餾塔的理論板數。（10 分）

有一3 馬力的幫浦（效率=1）加壓輸送600 公升/分鐘的水（比重1.0）， 假設幫浦的入口和出口是在同一水平，管徑不變且沒有磨擦損耗，則水 經幫浦加壓之後其壓力（Kgf /cm2）增加多少？（1 馬力= 74.5Kgf‧m/s） （20 分）