普考申論題
107年
[化學工程] 化工機械概要
第 六 題
📖 題組：
請回答下列各題：
請回答下列各題：
📝 此題為申論題，共 6 小題
小題 (六)
請說明皮托管（pitot tube）之原理。（5 分）
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皮托管是用來測量流速的工具。核心在於 Bernoulli 定義中的「停滯點（Stagnation point）」。思考動壓（Dynamic pressure）如何轉化為靜壓（Static pressure）的差值，進而求得流速。
小題 (一)
請說明在攪拌槽中放置擋板功能為何？（5 分）
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這題考察流體力學在攪拌操作中的應用。思考方向應從流場型態（flow pattern）著手，想像如果沒有擋板，流體會如何旋轉？產生的旋渦（vortex）會帶來什麼負面影響？進而推論擋板如何透過改變流向來強化混合效果。
小題 (二)
2 in、40 號鋼管與 2 in、80 號鋼管相較，何者管壁厚度較厚？（5 分）
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這屬於基礎化工機械規格題。關鍵在於理解「號數（Schedule Number, Sch. No.）」的物理意義。回想公式 $Sch. No. \approx 1000 \cdot (P/S)$，當號數越高，代表其設計承受壓力越高，在相同外徑下，壁厚應如何變化？
小題 (三)
請說明泵之淨正吸引頭（net positive suction head, NPSH）。（5 分）
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NPSH 是泵浦單元的必考題。核心在於防止「汽蝕（Cavitation）」。思考時，要區分 NPSHr（泵本身需要）與 NPSHa（系統提供）。定義上，它是指入口處液體壓力高出飽和蒸汽壓的部分，應從能量頭的角度來描述。
小題 (四)
熱傳遞有那幾種機制？其中那些機制需要介質，那些機制不需要介質？（10 分）
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這是熱傳學的基本概念。應依序條列三種機制，並分別說明其物理本質（微觀運動、宏觀流動、電磁波），進而判斷對介質的依賴性。
小題 (五)
請解釋蒸發器經濟效益（evaporator economy）。（5 分）
思路引導 VIP
蒸發器經濟效益是一個效率指標。思考其定義：我們「投入」什麼（加熱蒸汽）？我們「得到」什麼（溶劑蒸出量）？單位通常是質量的比值。
皮托管測速原理
💡 運用伯努利定律，將停滯點動能轉為壓能以測量點流速。
🔗 皮托管測速運作邏輯
- 1 建立流線 — 流體由遠處向皮托管前方開口流動
- 2 形成停滯點 — 流體於開口處受阻使速度降為零
- 3 能量轉換 — 動能轉化為停滯壓力，測得總壓值
- 4 公式換算 — 利用總壓與靜壓之差求得該點流速
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🔄 延伸學習：點流速與平均流速之關係轉換（雷諾數與剖面修正）
