免費開始練習
高考申論題 105年 [化學工程] 輸送現象與單元操作

第 二 題

📖 題組:
以麥泰(McCabe-Thiele)圖解法估計蒸餾塔所需之板數,假設由塔頂流出的蒸氣完全凝結成飽和液體後,部分由塔頂回流塔內,其餘移出作為產物;流至塔底的液體經再沸器加熱後,蒸氣由塔底送回塔內,液體移出作為產物。 本法需假設那些條件?(5分) 如何估計板數?(15 分) 畫出以下進料條件時的進料線:過熱蒸氣、飽和蒸氣、氣-液混合物、飽和液體、過冷液體。(5 分) (二)與(三)作圖時需敘明理由,否則不予計分。
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (二)

如何估計板數?(15 分)

思路引導 VIP

看到麥泰法求板數,應直覺想到利用物料平衡建立「操作線」與相平衡建立「平衡線」。解題關鍵在於依序畫出平衡曲線、對角線、精餾段操作線、進料線(q線)及提餾段操作線,最後在操作線與平衡線之間畫階梯求得理論板數。答題時需依規定明確交代各操作線的端點、斜率來源及其代表的物料平衡物理意義。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【破題】 麥泰法(McCabe-Thiele method)估計理論板數的核心原理,是聯立相平衡關係(平衡曲線)與塔段物料平衡關係(操作線),透過圖解法交替進行逐板計算。 【論述】

小題 (一)

本法需假設那些條件?(5分)

思路引導 VIP

看到 McCabe-Thiele 圖解法的假設,首要聯想即是「等莫耳溢流(Constant Molal Overflow, CMO)」。接著需進一步展開推導 CMO 成立背後的物理與熱力學條件(如莫耳蒸發熱相等、絕熱系統等),採條列式寫出以利閱卷者給分。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【破題】McCabe-Thiele 圖解法的核心基礎為「等莫耳溢流(Constant Molal Overflow, CMO)」假設。 【論述】 為滿足等莫耳溢流,系統必須具備以下熱力學與物理條件假設:

小題 (三)

畫出以下進料條件時的進料線:過熱蒸氣、飽和蒸氣、氣-液混合物、飽和液體、過冷液體。(5 分)

思路引導 VIP

看到進料線(q-line)作圖題,核心是寫出進料線方程式並定義「q值(進料熱狀態參數)」。根據五種不同進料的熱力學狀態,判斷其 q 值的範圍,進而推導出直線斜率(q/(q-1)),最後描述這些直線在 x-y 圖上通過 (zF, zF) 點的幾何走向作為作圖理由。

🤖
AI 詳解
AI 專屬家教

【破題】 進料線(q-line)的作圖取決於進料的熱狀態參數(q 值)。所有進料線均會通過對角線 $y=x$ 上的進料組成點 $(z_F, z_F)$。 【論述】

🏷️ 相關主題

蒸餾、吸收、結晶:程序設計與效率分析
查看更多「[化學工程] 輸送現象與單元操作」的主題分類考古題