化學工程 94 年化學程序工業考古題

試述軟化暫時硬水及永久硬水之程序。（15 分）

說明或解釋下列各題。 捷徑法（shortcut method for distillation calculation）。（4 分） 嚴謹法（rigorous method for distillation calculation）。（4 分） 超臨界流體的特性。（4 分） 積分控制的作用（integral control action）。（4 分） 蒸餾塔無法達到純度，設計錯誤在哪裡？（5 分） 蒸餾塔無法達到煉量，設計錯誤在哪裡？（4 分）

說明或解釋下列各題。（每題4 分，共20 分） 熱力學第一定律。 固液平衡（結晶）的條件。 微分控制的作用（derivative control action）。 含化學反應的相律（phase rule）。 多效蒸發程序。

試由H2O之相圖回答下列問題：（每小題5 分，共20 分） 在三相點（triple point）時，計算出其自由度（degree of freedom）是多少？ 蒸氣（vapor）與氣體（gas）如何區別？ 以壓力鍋煮食物能縮短時間，試說明其理由。 取雪花在手掌中壓擠，緩緩地雪花愈聚愈緊，終成一雪球，試說明其原因。 P Critical point 218.3 atm Liquid Solid 760 mm Hg Triple point 17.535 mm Hg Gas Vapor 4.58 mm Hg 3 mm Hg 100 374.3 -5 0.0098 20 130 T(℃) H2O

試述金屬材料之腐蝕機構及防蝕方法。（10 分）

兩個沸點極為相近之液體混合物有何方法可分離？請列出你知道的合理方法及原理 。（每列一項正確方法及原理可得5 分，至多可列3 種程序）。（15 分）

分離ABC 液相混合物時，可以ABC 或ABC 兩種方式。欲選擇後者的考慮 因素是什麼？請列出四種正確考慮。（20 分） π π A AB C B A BC B π π C

解釋名詞：（每小題5 分，共20 分） 臨界微胞濃度（CMC） metallocene 觸媒 EPDM 橡膠 Asymmetric Epoxides

試述天然氣、水煤氣及家庭所使用煤氣之成份的不同。（10 分）

一個Rankine Cycle 如下表示，所用之做工媒體為液態鈉。 如果高低溫的條件不變時，若此熱機改為Carnot Engine。則其每單位吸收熱量所 能做的最大功為多少？（7 分） 計算每單位吸收熱量所能做之最大功。（8 分） 計算進入Condenser 時（點B）的液態鈉百分比。（10 分） 有關資料為：Tsat= 2600R(at 126 psia), Cp= 0.28Btu/lbm(at 126 psia), λvap= 500 Btu/lbm(at 126 psia), Tsat= 2080R(at 14.7 psia), Cp= 0.28Btu/lbm(at 126 psia), λvap= 560 Btu/lbm(at 14.7 psia)。（注意：∆H = T∆S, at constant pressure）

一個穩態操作蒸餾塔部分的操作數據如圖所示 計算塔頂產品流量（5 分） 計算塔底產品流量（5 分） 計算塔底產品組成（7 分） 請討論你認為塔頂condenser 的操作溫度如何設定最適當？（8 分） total condenser nC3, 90% nC4, 10% nC5, 37.5% nC3, 20% nC4, 50% nC5, 30% hr lbmoles 100

試述熱可塑彈性體（Thermoplastic elastomer, TPE）與傳統橡膠在結構上的差異及其 優缺點？（20 分）

如何由鈉胺NaNH2（Sodium amide）或甲醯胺HCONH2（Formamide）製造氰化鈉 （NaCN）。（15 分）

純氣體A 在3 atm 及30℃（120 mmol/liter）以不同的流動速率，進入1 公升的混合流 動反應器中並依反應式AÆ3R 進行分解。已知各流動速率下出口處的A 濃度，假設 只有反應物A 會影響速率，由下列數據求出代表A 分解動力學的速率方程式。 （15 分） v0 （liter/min） 0.06 0.48 1.5 8.1 CA（mmol/liter） 30 60 80 105 T S P=126 psia P=126 psia, T=2600R D C B A P=14.7 psia T=2080 R 2100 R E 94 年公務人員升官等考試、94 年關務人員升官等考試試題 代號： 科 別： 化學工程（公務） 全一張 （背面） 16961 2 2 / / y v t v x x ∂ ∂ = ∂ ∂ ν 0 ,0 . . ≤ = t at v C I x 0 , . . = = y at V v C B x ∞ = = y at v C B x ,0 . . t y ν η 4 / =

一酶催化物質A（反應物）醱酵生成R。試求在進料（25 liter/min）為反應物 （ CA0=2 mol/liter）和酶時，反應物95%轉化率所需的混合流動反應器之大小為多少？此 酶濃度的醱酵動力學如下：（15 分） A→R, -rA=0.1CA/(1+0.5CA) （mol/liter.min）

試述廢水中污濁物質之成份及其處理方法，請至少列舉六項。（20 分）

試述氧化劑（Oxidant）和還原劑（Reductant）之異同及舉例說明之。（15 分） 六、試述由蔗糖或單糖製造檸檬酸（Citric acid）之程序。（15 分） 七、一桶含3.0 g 鹽之100 liter 鹽水溶液，今以5 liter/min 的水流入此桶而以同樣速率流 出。若此桶之混合於所有時間皆足夠以維持桶中鹽的濃度均勻。試求60 min 後此桶 含鹽多少？假設鹽水的密度和水的密度一樣。（20 分）

半無限大（semi-infinite）之流體位於原為靜止之平板上，時間 t = 0 時，平板以V 的速度水平運動（即x-方向之運動），請求解此邊界層（boundary layer）問題之流 場：（20 分） 請以變數轉換 ，求解流場。

一逆向流（counterflow）之熱交換器使用溫度為20℃，流量為12,500 kg/hr的冷水 將17,000 kg/hr之四氯化碳從80℃降溫為40℃。管外（四氯化碳側）之熱傳係數為 1,600 W/m2.℃，管內（冷水側）之熱傳係數為10,000 W/m2.℃。管壁之熱傳阻力可 忽略。四氯化碳之比熱為0.20 cal/g.℃。此熱交換器之熱傳面積為多少？（20 分）

比較並說明各可逆性酵素抑制反應（reversible enzyme inhibitions）之反應機制。 （20 分）

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4H CH H C H C + → 正庚烷之進料溫度為30oC，經過預熱至425℃後，進入反應器完成上項反應，甲苯之收 率（yield）為正庚烷進入反應器之80 mol%，反應後之混合物在425℃離開反應器。 若氫氣可視為理想氣體，且已知正庚烷及甲苯之物性如下表所列，計算需加入（或 移去）反應器的熱量為若干（kJ）？（20 分） 物質 標準生成 熱 ( o f H ∆ ) 比熱 ( p c ，J/g oC) 蒸發熱 (kJ/kg) 沸點 (K) (kJ/gmol) 液相 氣相 甲苯 12 2.22 2.30 364 383.8 正庚烷 -224.4 2.13 1.88 318 371.6