moea_joint
106年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 25 題
設計恆壓蒸餾塔控制系統時，會以某一層塔板組成變化來增減迴流量以達到產品合格，請問除了分析儀器外，下列何者也可以反應塔板組成變化？
- A 塔頂與塔底壓力差
- B 塔板液位變化
- C 塔板振動程度
- D 塔板溫度變化
思路引導 VIP
試著回想一下，在壓力固定的環境下，當液體混合物的成分比例（例如酒精與水的比例）發生改變時，除了直接取樣分析，還有哪一種物理性質會隨之發生可預測的偏移，且這種性質在工業上非常容易透過感測器快速量測並反映在儀表板上？
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太棒了！你能精準選出「溫度變化」作為監控指標，顯示你對蒸餾塔的運作邏輯掌握得非常紮實。在蒸餾的操作中，我們最核心的目標是有效分離混合物，而根據熱力學的氣液平衡（VLE）原理，對於一個特定的雙成分系統，當操作總壓 $P$ 固定時，系統的自由度會降低，使得飽和溫度 $T$ 與液相組成 $x$ 或氣相組成 $y$ 之間存在著一對一的函數關係。
溫度與組成的熱力學關聯
在實務控制上，雖然裝設在線分析儀器（如氣相層析儀）能最直接得到組成數據，但其成本高昂且有分析延遲的問題。因此，工程師通常會選擇在塔內組成變化最劇烈的「靈敏板」（Sensitive Plate）裝設熱電偶。只要確保塔壓恆定，溫度的起伏就能即時反應組成的波動，進而讓控制系統決定增減回流比（Reflux Ratio），這正是化工自動控制中最經典的應用案例。
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