化學工程 114 年化工機械概要考古題

有一堰塞湖水深25 公尺，若底部出現5 公分×10 公分裂痕，水的密度為 998 kg/m3，若大氣壓力為1 atm，試問：（每小題10 分，共20 分） 湖底水壓有多少psi？ 若要將裂痕滲水處堵住，需多大牛頓力？ （1 atm=760 mmHg=14.7 psi=1.013×105 Pa=1.013×105 N/m2）

在750 mmHg 大氣壓力下，測得氣體錶壓為9.8 psig，則氣體的絕對壓 力為若干atm？（10 分） 試述帕斯卡（Pascal）原理與連通管原理，並各舉一日常應用實例。（10 分）

0.6 莫耳分率乙醇與0.4 莫耳分率水的溶液，以每分鐘800 莫耳流入蒸餾 塔，若塔底產物是每分鐘200 莫耳的0.1 莫耳分率乙醇，其餘為水，試 求：（每小題10 分，共20 分） 塔頂產品每分鐘流量為何？與乙醇的莫耳分率為何？ 若回流比是0.6，則進入冷凝器的塔頂蒸氣每分鐘流量為何？

何謂對數平均溫差？其使用目的為何？（5 分） 一逆流式雙套管熱交換器，使用20 kg/min 的水（比熱為1.0 kcal/kg ‧ ℃， 溫度由22℃上升到66℃）冷卻35 kg/min 的熱油（120℃，比熱為 0.48 kcal/kg ‧ ℃）。試求熱油的出口溫度為何？對數平均溫差為何？若 整體加熱面積為4.2 m2，求此加熱器的總包熱傳係數。（15 分）

請回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 請詳述牛頓黏度定律為何？ 一流體流入兩平行的平板中，當上板固定不動，下板施力使其以每秒 5 公分的速度移動，若兩板距離為15 公分，試求其速度梯度。

何謂邁耶理論？冷卻結晶時，要如何操作才可獲得細小顆粒晶體？ （10 分） 結晶器中有50℃飽和NaHCO3 水溶液230 kg，假設50℃ NaHCO3 的 溶解度為15 g NaHCO3/100 g H2O，在20℃時為8 g NaHCO3/100 g H2O， 當溫度由50℃降低至20℃時，可析出多少公斤的NaHCO3晶體？（10 分）

請回答下列問題： 何謂超臨界流體？（5 分）與其物理特性？（5 分） 超臨界萃取最常使用何種溶劑？有何優缺點？（10 分）

乙醇發酵水溶液為何無法以一般蒸餾方法得到無水乙醇（即100%乙醇）？ 需如何解決？（5 分） 一蒸餾塔，每分鐘600 莫耳的進料組成為0.6 莫耳分率乙醇及0.4 莫 耳分率水。若塔底產物流量每分鐘120 莫耳含0.1 莫耳分率乙醇，其 餘為水。則塔頂產物每分鐘流量為何？乙醇的莫耳分率為何？若塔頂 回流率為每分鐘240 莫耳，回流比是多少？（15 分）

請回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 請畫出一般多孔物質的乾燥曲線與含水率隨乾燥時間之變化圖。 一盤濕黏土重36.0 kg 置於密閉乾燥箱中，以90℃、相對溼度10%的 熱空氣乾燥，經10 小時達32.0 kg，將溫度升至120℃，經3 小時加 熱至含水量0 的30.0 kg 恆重，試求此黏土的自由含水率。

請說明溶劑萃取與洗滌之區別？（5 分） 有一未飽和空氣，溫度為120℉，百分比濕度為30％。請從濕度圖中 找出此空氣的濕度（3 分）、露點溫度（3 分）、絕熱飽和濕度（3 分）、 絕熱飽和溫度（3 分）、濕氣比熱（3 分）。