化學工程 91 年輸送現象與單元操作考古題

文氏計(venturi meter)與孔口計(orifice meter)是流體流動計量上重要的工 具。（20 分） 試繪出其構造示意圖並解說其計量原理。 試比較兩者之優缺點。

試推導單程(single pass) 熱交換器的熱傳速率與對數平均溫度差 (logarithmic mean temperature difference, LMTD)之關係式。（15 分） 若兩溫度差相等或相近時，其LMTD 該如何表示？並證明。（5 分）

於下列界面，通常所使用的流體力學邊界條件為何： 固液界面， 氣液 界面， 液液界面。（20 分）

一圓球形容器之直徑為2m，其頂上有一直徑為0.3m 之圓孔與大氣相通。若容 器內裝有半滿之甲苯液體，試問甲苯在此瞬間因揮發而損失之速率為何？假設 系統保持在18℃，甲苯之蒸汽壓為20 mmHg，密度為850 kg/m3，而甲苯在空 氣中之擴散係數為0.03 m2/hr，氣體常數R=62.36(mmHg)(liter)/(g-mole)(k)。 已知： dz dp RT D P P ) N N ( N A A B A A − + = 2 2 2 2 z a ) z a z a ln( a 2 1 z a dz > − + = − ∫ （20 分）

在規模放大(scale up)的過程中，吾人會希望放大規模後之設備及操作條件 與放大前之設備及操作條件能維持幾何相似(geometric similarity)及動態相 似(dynamic similarity)。現有如圖所示之攪拌槽，槽直徑T1，槽高H1，攪拌 葉片長D1，轉動角速度N1，流體動粘度(kinematic viscosity) 1 ν 。若欲將之 放大為槽直徑10 倍大之攪拌槽，則槽高，攪拌葉片長度，轉動角速度及流 體動粘度應為原來幾倍？（20 分） N1 H1 T1 D1

2H C ，分子量30）之有效擴散係數。（單位：cm2/s） 數據如下： nm 3 rav = ， K 373 T = ， 5.2 = τ ， 0.2 m = τ ， ) K 373 ( s / cm 08 .0 D 2 12 = 。（20 分）