化學工程 92 年高等輸送現象考古題

請寫出下列各名詞之SI 單位。 (每小題3 分，共30 分) 黏性應力(viscous stress) 表面張力(surface tension) 動量通量(momentum flux) 黏度(viscosity) 動黏度(kinematic viscosity) 熱導度(thermal conductivity) 熱傳係數(heat transfer coefficient) 比熱(specific heat) 擴散係數(diffusion coefficient) 質傳係數(mass transfer coefficient)

考慮牛頓流體在圓管中之流動。 (每小題5 分，共20 分) 當Reynolds number 為2,000 時，其平均流速為管中心流速之若干倍? 當Reynolds number 為10,000 時，其平均流速為管中心流速之若干倍? 當Reynolds number 為2,000 時，若甲流體之黏度為乙流體之 2 倍，則在相同圓 管相同壓降下，甲流體之體積流速為乙流體之若干倍? 當Reynolds number 為2,000 時，若甲管之管徑為乙管之 2 倍，則同一流體在相 同壓降下，流經甲管之體積流速為流經乙管之若干倍?

母親的經驗告知“一隻0.8 公斤重的鴨子在烤箱中需要40 分鐘才能完全烤熟”。請估 計在相同的情況下，一隻2.7 公斤重的鴨子在烤箱中需要若干分鐘才能完全烤熟? (10 分)

一不可壓縮牛頓流體(incompressible Newtonian fluid)置於兩同軸圓柱面之間。外圓柱 面之半徑為R，以穩定速度V 沿軸向運動;而內圓柱面之半徑為κR，固定不動。若流 體運動為層流(laminar flow)，且入出口端點效應可以忽略不計，則此流體之速度分佈 為何? (20 分)

考慮一個半徑為r1 的物質A 液滴懸浮在一氣體B 中進行揮發。假設液滴表面可視為 覆有一層氣膜，其半徑延伸至r2。於穩定狀態下，r = r1 處氣相中A 之莫耳分率為yA1， r = r2 處A 之莫耳分率為yA2。已知氣相中A 與B 之總濃度為一定值C，且A 之擴散 係數為DAB。 若氣體B 為靜滯不動，則每單位r = r1 處液面面積之揮發速率為何? (10 分) 若A 與B 在氣相中呈等分子交互擴散(equimolar counter diffusion)，則每單位液面 面積之揮發速率為何? (10 分)