經濟部所屬事業機構 103 年新進職員甄試試題

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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 (νA)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】

(2)

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T)lm (℉)之值。(5 分)

(三)熱交換器的熱交換管長度。(10 分)

數據

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參考文獻

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