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moea_joint_essay 106年 [化工製程] 單元操作、輸送現象

第 一 題

📖 題組:
三、某蒸餾塔塔底油計畫以泵輸送至塔底油槽如【圖 2】,若輸送量 10 m3/h,塔底油密度1000 kg/m3,塔底油蒸氣壓 2 kgf/cm2,蒸餾塔塔底液面高度 H1 = 100 m,液面上方絕對壓力 P1= 2 kgf/cm2。塔底油槽液面高度 H3 = 100 m,液面上方絕對壓力 P2 = 1 kgf/cm2。管線規劃如【圖 2】,蒸餾塔塔底至泵入口無任何管件,泵出口至塔底油槽設有一個控制閥,閥相當管長(Equivalent length)是 50 m。每 30.48 m 的直管管線壓損為 1 kgf/cm2,請回答下列問題:(20 分,每小題 10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

F 牌泵的需求正吸揚程(NPSH Required)是 50 m,請問這個泵合用嗎?請詳述之。
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計算系統的有效淨正吸揚程 (NPSHA),公式為 NPSHA = (P1 - Pv)/(ρg) + H1 - hf_suction。算出 NPSHA 後與 NPSHR (50m) 比較,若 NPSHA > NPSHR 則不發生穴蝕,為合用。

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判斷泵浦是否合用,需計算系統的有效淨正吸揚程(NPSHA),並確認是否大於泵的需求淨正吸揚程(NPSHR)。 NPSHA 計算公式為:$NPSHA = \frac{P_1 - P_v}{\rho g} + H_1 - h_{f,s}$ 依題意已知:

小題 (二)

於輸送量 10 m3/h,F 牌泵揚程(Head)是 35 m,請問這個泵揚程合用嗎?請詳述之。
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利用白努力方程式計算系統所需的總揚程 (System Head, Hs),包含壓力水頭差、位能水頭差及總管線摩擦壓損水頭。若泵浦提供的 35m 小於 Hs,則不合用。

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需計算系統所需的總揚程 ($H_s$) 並與泵浦提供之揚程比較。 利用機械能平衡(白努力方程式)計算:$H_s = \frac{P_2 - P_1}{\rho g} + (Z_2 - Z_1) + h_f$ 由於液體密度為 $1000$ kg/m³(與水相同),$1$ kgf/cm² 壓力相當於 $10$ m 液柱水頭。

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