化學工程 94 年化工機械概要考古題

試舉例說明下列各種分離方法，及其所應用之原理：（每小題5 分，共20 分） 蒸發（evaporation） 蒸餾（distillation） 吸收（absorption） 萃取（extraction）

流體在管中流動時， 若為紊流（Turbulent flow），則管內壁粗糙度之大小如何影響摩擦係數之大小？ （5 分） 若已達完全紊流，則其摩擦係數約為一定值，此時：（10 分） 若將流速變為原來之兩倍，則其壓力降為原來之多少倍？ 若將管長變為原來之一半，則其壓力降為原來之多少倍？ 若維持原來之質量流量，而將管徑變為原來之一半，則其壓力降又會如何變化？

試繪簡圖說明下列各種化工機械：（每小題5 分，共25 分） 殼管式熱交換器（shell and tube heat exchanger） 強制循環式蒸發器（forced circulation evaporator） 篩板式蒸餾塔（sieve plate distillation tower） 填充式吸收塔（packed absorption column） 流體化床乾燥器（fluidized bed dryer）

簡述恆壓過濾與恆速過濾之差異。（5 分） 請繪簡圖說明：（10 分） 板框式壓濾機的構造 過濾時與清洗時的操作方式

試說明下列各種化工機械之主要用途：（每小題5 分，共20 分） 單向閥（check valve） 蒸汽袪水器（steam trap） 旋風分離器（cyclone） 凸緣（或稱法蘭）（flange）

泰勒標準篩網目（mesh）的意義為何？考慮一網目200 的標準篩，若所使用的金 屬絲線徑為0.0021 英吋，則其篩孔的開度大小為多少？（5 分） 若一物料的粒徑分佈為 -10+20 網目（mesh），則其所代表的意義為何？（5 分） 請繪圖說明下列之粉粒體粒徑分佈曲線圖：（5 分） 頻率分佈曲線圖 通過率分佈曲線圖 殘留率分佈曲線圖

簡答題：（每小題5 分，共25 分） 試述多效蒸發的經濟利害。 試就成本、壓降、佔用空間等項目，比較小孔計（orifice meter）與文氏計 （venturi meter）。 空氣的何種條件，會影響乾燥速率？ 良好的填料，應具備那些條件？ 試述離心泵的優缺點。

請繪簡圖說明並比較順流式與逆流式套管熱交換器在操作上之不同。（5 分） 說明在相同流量下，為何逆流式較順流式具有較佳之熱交換效率。（10 分）

密度為常數的水，以2 m/s 的速度流入5 cm 內徑的管中，若管子內徑擴大為10cm ，則速度變為若干m/s？（10 分）

一般蒸發多在減壓或真空下操作，其優點為何？（5 分） 採用一單效蒸發器，若水蒸汽的使用量為100 kg/hr，且蒸發器的經濟效益 （economy）為0.75，則可將進料流率為100 kg/hr 的蔗糖溶液之濃度（重量百分 率）由5%提升至多少%？（10 分） 六、請依液、氣兩項操作的不同，說明簡易蒸餾（simple distillation ）與精餾 （rectification）的差異。（5 分） 說明回流比如何影響蒸餾塔的分離效率、操作費用以及裝置費用，並說明最適回 流比的意義。（5 分） 七、在熱風乾燥實驗中，所獲得的部分實驗數據如下：乾燥面積為0.02m2，乾砂重為 50g，於時間5min 與10min 時所秤得的試料重分別為60g 與58g，試求此期間之平 均含水率X （單位：g水/g乾砂）與對應之平均乾燥速率R （單位：g/(m2．min)）。 （15 分）