1.單元操作 2.輸送現象 第 1 頁，共 3 頁
經濟部所屬事業機構 105 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 3 頁(A3 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.考試結束前離場者，試題須隨答案卷繳回，俟本節考試結束後，始得至原試場或適當處所 索取。
6.考試時間：120 分鐘。
一、溫度、壓力、液面...等數值的測量及控制，在化工製程中是相當重要的，請回答下列問題：
(一) 請列出程序控制的 5 個要件？（5 分）
(二) 水銀溫度計若採用部分浸入方式置於某液體槽內測量溫度，其測量所得溫度指示為 110 ，該 溫度計浸入液體深度至溫度計刻度 40 處，液面上方的空氣溫度為 30 ，則測量的正確溫度 應為多少( )？(計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入)（5 分）
二、某一混合物含 40 %的苯(Benzene)和 60 %的甲苯(Toluene)，欲利用一蒸餾塔每小時分離 10,000 kg 的該混合物，使其塔頂產物含 97 %的苯，而塔底產物含 98 %的甲苯(以上均為重量百分 比)。已知苯和甲苯的汽化熱分別為 7,360 和 7,960 kcal/kg mole；又知此蒸餾塔的回流比 (Reflux ratio)設定為 3，且其回流(reflux)與進料均為在沸點之液體，並假設此蒸餾塔的熱量損 失可以忽略不計：
(一) 請計算塔頂與塔底每小時可分別生成多少(kg mole)的產物？(計算至小數點後第 2 位，以 下四捨五入)（10 分）
(二) 若以潛熱(Latent heat)為 520 kcal/kg的蒸氣來加熱，則再沸器(Reboiler)蒸氣的需求量應為多 少(kg/hr)？(計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)（10 分）
(三) 若此蒸餾塔使用 25 之冷卻水，且其離開冷凝器(Condenser)時為 65 ，則冷卻水的需 求量應為多少(kg/hr)？(計算至小數點後第 1 位，以下四捨五入)（10 分）
三、有一逆流式的套管熱交換器(Heat exchanger)，油欲從 313 K 冷卻至 298 K，以水做為冷媒，水 的流量為 0.6 kg/s，進口溫度為293 K。已知油與水的比熱分別為 1,880 與 4,177 J/kg K，油流量 為 0.4 kg/s。試求：
(一)請計算冷卻水之出口溫度為多少(K)？(計算至小數點後第 1 位，以下四捨五入)（3 分）
(二)若 內 管 外 徑 為 2 cm， 以 內 管 外 側 表 面 面 積 為 基 準 之 總 熱 傳 係 數(overall heat transfer coefficient)為 180 W ∙ ∙ K ，請計算此熱交換器的管長應為多少(cm)？(計算至小數點 第 1 位，以下四捨五入)（7 分）
【請翻頁繼續作答】
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四、假設下列各系統皆為穩定流動(steady flow)且無擾流現象，請依題意列式計算各速率。
(一) 如【圖 1】所示，一頂部為開放之水槽裡的水位高 25 ft 且水位保持固定，在底部接一直徑 D 為 6 in 的水管，水由噴嘴流出，噴嘴出口水管直徑 D 為 3 in。假設在水管內、入口及 噴嘴內均無摩擦損失，則圖中 A 點速率是多少(ft/s)？(計算至小數點後第 2 位，以下四捨 五入)（10 分）
(二) 如【圖2】所示，水流入區域Ⅰ時，流率為0.0021 m
3/s，平穩地流過水管交接處，流出區域Ⅱ 的平均速率是 2 m/s，其中有一部分的水經由區域Ⅲ蓮蓬頭流出，而蓮蓬頭上有 100 個直 徑為 1 mm 的孔洞。假設蓮蓬頭每一孔洞之水流量相同，則蓮蓬頭噴嘴出口速率是多少 (m/s)？(計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)（10 分）
【圖 1】
【圖 2】
Ⅰ Ⅱ
25 ft
3 ft
28 ft 25 ft
A
D
1=6 in D
2=3 in
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