高考申論題
106年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 一 題
📖 題組：
請回答下列問題：
(一)試詳述離心泵（centrifugal pump）操作時的氣縛（air bound）與孔蝕（cavitation）現象，並說明避免方法。（10 分）
(二)試詳述雷諾類似律（Reynolds analogy）與契爾頓-柯爾本類似律（Chilton-Colburn analogy）。（10 分）
請回答下列問題：
(一)試詳述離心泵（centrifugal pump）操作時的氣縛（air bound）與孔蝕（cavitation）現象，並說明避免方法。（10 分）
(二)試詳述雷諾類似律（Reynolds analogy）與契爾頓-柯爾本類似律（Chilton-Colburn analogy）。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試詳述離心泵（centrifugal pump）操作時的氣縛（air bound）與孔蝕（cavitation）現象，並說明避免方法。（10 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想離心泵的兩大常見異常現象：『氣縛』與泵啟動前未排淨空氣有關（密度差異導致離心力不足），『孔蝕』與運轉時吸入口壓力過低導致液體沸騰有關（相變與氣泡破裂破壞葉片）。作答時應針對兩者分別給出『物理機制定義』、『產生後果』以及『工程實務上的避免方法（如：灌泵、NPSH控制）』。
小題 (二)
試詳述雷諾類似律（Reynolds analogy）與契爾頓-柯爾本類似律（Chilton-Colburn analogy）。（10 分）
思路引導 VIP
看到「類似律」應立刻聯想其核心目的：利用易測得的動量傳遞數據（如摩擦因數）來預測較難取得的熱傳與質傳係數。作答時需明確列出兩者的核心關係式、無因次群（如 Pr、Sc、St 等），並嚴格標明其適用條件與物理限制（特別是 Pr=1 的限制以及形狀阻力的影響）。
離心泵氣縛與孔蝕
💡 區分氣縛（殘留氣體）與孔蝕（局部汽化）之成因與防治對策。
| 比較維度 | 氣縛 (Air Bound) | VS | 孔蝕 (Cavitation) |
|---|---|---|---|
| 發生時機 | 啟動泵浦時 | — | 泵浦連續運轉中 |
| 主要成因 | 泵內殘留空氣(密度低) | — | 局部壓力低於飽和蒸汽壓 |
| 物理現象 | 離心力不足無法吸液 | — | 氣泡在高壓區瞬間破裂 |
| 設備影響 | 泵浦空轉，不排水 | — | 噪音、震動、葉片蜂窩孔蝕 |
| 解決關鍵 | 灌泵(Priming)排氣 | — | 提高入口壓力 (NPSHa) |
💬氣縛是「沒水進」的啟動問題，孔蝕是「水變氣」的運轉壓力問題。
