高考申論題
105年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 十 題
十、某一蒸餾塔之進料量 F 為 1000 mol/h,成分(mol%)為:30% Propane(C3)、20% Isobutane(iC4)、30% Isopentane(iC5)、20% Normal pentane(C5);塔頂產物(Distillate, D)含括所有 C3 及四成之 iC5 進料,且 iC4 成分占 30%;塔底產物(Bottoms, B)則含括所有的 C5 進料。試先列出此問題的變數、平衡方程式、給定的已知數據或條件,接著計算此問題之自由度,最後再分別求出塔頂、塔底之流量及組成。(25 分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
解答這類質能均衡題目的核心在於「將文字條件轉化為數學方程式」。首先確立計算基準(Basis),將各物質的莫耳流率設為獨立變數;接著,按部就班地列出變數總數、獨立物料衡算式及各項限制條件,藉此求得自由度(Degrees of Freedom, DOF)。確認 DOF=0 後,即可由最簡單的條件(如完全分離的成分)逐步解開未知數。
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【解題關鍵】建立系統邊界,運用穩定狀態下無化學反應的質量守恆定律(Input = Output),並透過自由度分析確認系統可解性後再進行數值計算。 【解答】 一、 定義計算基準與變數設定
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