化學工程 112 年輸送現象與單元操作考古題（共 6 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/chemical-engineering/112-%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
某入料20 wt% KNO3 溶液以1000 kg/h 進入操作溫度為422 K 蒸發器內，
移除水分生成50 wt% KNO3，接著進入操作溫度為311 K 結晶器產生兩
股流一是96 wt% KNO3 結晶與另一是37.5 wt% KNO3 飽和溶液，其中
37.5 wt%KNO3 飽和溶液回流與入料混合進入蒸發器。
㈠請畫出這製程流程圖。（5 分）
㈡計算KNO3 飽和溶液回流量。（10 分）

第 2 題
圖一描述平行套管夾層間之穩態層流流動（steady-state laminar flow）流
體，其中內管之外徑為kR，外管之內徑為R。已知流體黏度為μ，套管
內僅有z 方向壓降（dp / dz
）且在
max
r
r
有最大流速。
㈠試推導出z 方向流體速度分布。（10 分）
㈡試推導出
2
2
max
R
(k
1)
r
ln k
2
。（5 分）

第 3 題
設計某冷卻蛇管可帶走槽溫為297.1 K 之總14.65 W 熱量，已知管內外
水溫分別為274.9 K 與297.1 K，及管內外半徑分別為5 mm 與20 mm，
且該材質熱傳導係數
0.151 W/m K
k 
。請依據傅立葉熱傳導定律
（Fourier’s law），求出該管長（m）。（15 分）
圖一平行套管夾層內穩態層流流動流體
Vz(r)
Vz(r)
R
r
z
kR
V
-dp/dz
Annular Space

第 4 題
圖二描述某蒸餾塔理想操作下，控制面I 與II 分別定義精餾（rectifying）
與汽提（stripping）段中各氣（V）液（L）物流中成分變化。
㈠說明回流設計目的。（5 分）
㈡何種型式再沸器（reboiler）最常見於化學與石化工業中的蒸餾塔。（5 分）
㈢假設xD 與回流比（RD）為已知參數，求精餾段操作線。（10 分）
㈣圖二蒸餾塔內各操作線描述在McCabe-Thiele 圖內（圖三）。請指出
圖三中那一直線代表是進料為飽和液體且①的值為何？（10 分）
圖二蒸餾塔內物料平衡說明圖
圖三McCabe-Thiele圖
-qC
1
xFx
xD
a
b
c
d
e
r
y
xB
Condenser
Heat out
Accumulator
I
Overhead
product
D
Heat in
qr
Reboiler
II
Va
ya
n
Ln
xn
Vn+1
yn+1
La
xa
Reflux
Control
surface
I
Feed
FxF
Lm
xm
Vm+1
m
ym+1
Lb xb
yb
Vb
Control
surface
II
Bottoms product
BxB
xD
m+1
xB

第 5 題
描述半徑2 mm 萘丸（Naphthalene sphere）懸浮於1 atm 與318 K 大氣
中，已知萘丸表面溫度、表面蒸氣壓、理想氣體常數及擴散係數
（diffusivity,
AB
D
）分別為318 K，0.555 mmHg，8.314（
3
m Pa / kgmol K
）
及

第 6 題
2
6.92 10
m /s
。試求出萘丸表面蒸發速率（
2
kgmol / s m
）。（15 分）
六、某熱鋼錠其初始溫度為
0T ，將其突然浸至於大型水槽內其水溫維持在
T。假設熱傳係數
2
(W / m
K)
h
固定不變，且鋼錠密度、體積與熱容量分
別定義為、V 與
pc 。試推導出熱鋼錠在時間t 的溫度關係式。假設鋼
錠的內部溫度均一。（10 分）

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。