經濟部所屬事業機構 103 年新進職員甄試試題

單 元 操 作 、 輸 送 現 象 第 1 頁，共 2 頁

經濟部所屬事業機構 103 年新進職員甄試試題

類 別 : 化 工 製 程 節 次 : 第 三 節 科 目 : 1 . 單 元 操 作 2 . 輸 送 現 象

注 意 事 項

1.本試題共 2 頁(A4 紙 1 張)。

2.可使用本甄試簡章規定之電子計算器。

3.本試題分 6 大題，每題配分於題目後標明，共 100 分。須用藍、黑色鋼筆或原子筆在答 案卷指定範圍內作答，不提供額外之答案卷，作答時須詳列解答過程，於本試題或其他 紙張作答者不予計分。

4.本試題採雙面印刷，請注意正、背面試題。

5.試題須隨答案卷(卡)繳回。

6.考試時間：120 分鐘。

一、常見的工業製程分離技術蒸餾和萃取(液-液)，兩者之功能相似，均屬於分離液體混合物的 操作。請分別說明：

(一)蒸餾與萃取(液-液)之分離原理。（5 分）

(二)請分析兩者在工業應用、操作能源耗用及分離效率之優缺點。（10 分）

二、蒸汽200 psia，600℉在 A 點以 10 ft/sec (ν^A)流速通過3 inch schedule-40 的鐵管，之後在鐵管 中Ｂ點的壓力為140 psia，溫度為 590℉。假設系統為穩定流動，如【圖 1】，請列式計算並 求：

(一) B 點的平均流速(ft / sec)。（10 分）

(二) A 點區及 B 點區的雷諾(Reynold)數。（15 分）

200 psia 600℉

ν A =10 ft/sec A

ID = 3.068 inch

B

140 psia 590℉

ν B =? ft/sec

已知： 3 inch schedule-40 的鐵管內徑 ID=3.068 inch

蒸汽在200 psia，600℉下 比容 V

A

=3.058 ft

³

/lb，黏度 μ

A

=5.31×10

^-5

lb/ft.sec 蒸汽在140 psia，590℉下 比容 V

B

=4.367 ft

³

/lb，黏度 μ

b

=5.98×10

^-5

lb/ft.sec

【圖 1】

【請翻頁繼續作答】

單 元 操 作 、 輸 送 現 象 第 2 頁，共 2 頁

三、一開放式儲水槽可控制保持水位 10 米高，儲水槽底有一管內徑 100 mm 出水管，現將出 水管開度全開，請列式計算出水管每小時排水量(m

³

/hr)，不計摩擦損失。（10 分）

四、請回答以下問題：

(一)請以簡圖說明當熱輻射投射於一表面時，其輻射能與該表面之間所可能產生的情況。

（5 分）

(二)請列式並說明以下定律：

(1)克希荷夫輻射定律(Kirchhoff Radiation Law) 。（5 分）

(2)傅立葉傳導定律(Fourier Law of Heat Conduction)。（5 分）

五、某一同心圓管，其內管的外徑是 r

i

，外管的內徑是 r

o

，有不可壓縮流體流經其間(r

i

＜r＜r

o

)

，已知其流速(

u _z )

分布(r-方向)之微分，表示如下：

) r r r L )(

2 ( P dr

du

_z

−

_m²

μ

= Δ

；

其中 L : 長度；

μ

: 流體黏度；ΔP：流體入出口壓力差 已知邊界條件

r = r i ， u z = 0 ；r = r o ， u z = 0

。 請求出最大流速的位置

r _m

？（15 分）

六、苯以流量 2000 lb/hr 流過雙套管式熱交換器之內管，溫度由 180℉下降至 90℉，冷卻水以 流量 1000 lb/hr 逆流流過熱交換器之外管，進口溫度為 65℉，此熱交換器內管使用 7/8 inch BWG 16 號銅管，銅之熱傳導係數 k = 212 Btu/ft/hr/℉，內管直徑(ID)= 0.745 inch，外 管直徑(OD)= 0.875 inch，假設內管苯側熱傳對流係數 hi = 250 Btu/ft

²

/hr/℉，外管水側熱傳 對流係數 ho = 500 Btu/ft

²

/hr/℉，且熱交換器外層保溫絕熱良好。已知此熱交換器總括熱 傳係數Uo = 148 Btu/ft

²

/hr/℉，水的比熱 Cp =1.0 Btu/lb/℉，苯的比熱 Cp = 0.435 Btu/lb/℉。

請計算：

(一)冷卻水的出口溫度 (℉)之值。（5 分）

(二)對數平均溫度差(ΔT)_lm (℉)之值。（5 分）

(三)熱交換器的熱交換管長度。（10 分）