第1題
若有一平滑水平管子其直徑為0.02 ft、長度為300 ft，內有流量為 120 ft3/min的水通過，請計算其產生壓力降（pressure drop）為多少psi？ （25分） 已知在紊流下摩擦係數（fanning friction factor, f）= 0.046Re-0.2；且水動黏 度νH2O = 1.93 × 10-5 ft2/s，水密度ρH2O = 62.4 lb/ft3
民國112年 高考三級 化學工程 輸送現象與單元操作考古題
民國112年 高考三級 化學工程 輸送現象與單元操作收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
官方資料
題目與答案
第2題
一般人平時講話、唱歌、咳嗽，甚至呼吸，就會釋放出許多5微米以下的 氣膠，當一感染者呼氣時，病毒就可透過呼氣將氣膠釋放到環境中，為了 解氣膠的所謂「懸浮」，假設一5微米球型液滴的氣膠在27℃的靜滯空間自 由下沉，請利用力平衡與下列資訊算出氣膠的終端速度？以及此時作用 於氣膠的拖曳阻力？（25分） 氣膠：密度= 1000 kg/m3； 空氣：密度= 1.183 kg/m3，黏度= 1.853 kg/m‧s at 27℃ Hint：若拖曳係數（CD）的範圍可用CD = k(Re)-n來估算 Re k n 0-1 2-500 18.5 0.6 103-2×105 0.44
第3題
一直徑為1.5 cm、溫度T0 = 25℃的A物體置入TH = 100℃的恆溫水槽中，A 物體的密度為1050 kg/m3，熱容量（heat capacity）為2.5 kJ/kg‧K，熱傳 導係數（thermal conductivity）為3.5 W/m‧K，A物體與水間的熱傳係數 （heat transfer coefficient）為60 W/m2‧K，若A物體內部溫度分布是均ㄧ 的，則： 請先推導出A物體溫度變化，並表示為(T-TH)/(T0-TH)與時間的關係。（15分） 請問3分鐘後A物體的溫度是多少？（5分） 並檢驗畢奧數（Biot number）是否合理？（5分）
第4題
有一簡易的矩型蒸鍍機（如下圖），底部放置一矽晶片並加熱進行化學蒸 鍍（chemical vapor deposition, CVD），其反應為： A(g) →B(s) + 3E(g) A為前驅物與惰性氣體氦氣（He）一起進入，經過擴散板（diffuser）擴散 至晶片表面，藉由下方加熱板升溫將前驅物A熱裂解，B分子則沉積在晶 片表面形成薄膜，氣體E與He經由擴散由左側排出。假設⑴在擴散板與晶 片之間無流動或擾動之靜止狀態（quiescent），且無任何裂解反應發生， ⑵裂解反應只發生在晶片表面且為非常快速反應，⑶薄膜B的厚度遠小於δ。 請推導在穩態（steady state）下晶片表面A的質量通量（mass flux，NAZ） 為何？（25分） Hint：DAE為A在E中的擴散係數；莫爾分率yA = yAo at z = 0；氣相中的總濃 度為C。 進料A(g)+He 擴散板 z = 0 薄膜B(s) z = δ 加熱板 晶片 靜止狀態 A(g) E(g)