高考申論題
107年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 一 題
📖 題組：
某種僅含碳及氫原子之氣體與空氣(空氣成分為21% O2 及 79% N₂)混合燃燒,燃燒後氣體之乾基(dry-basis)成分(以 mole%計)為84% N2、8% CO2、6% O2、及2% CO。請計算: (←)該氣體之碳氫比(C/H ratio)。(10分) (二)該氣體燃燒時之過量空氣百分比(% excess air)。(10分)
某種僅含碳及氫原子之氣體與空氣(空氣成分為21% O2 及 79% N₂)混合燃燒,燃燒後氣體之乾基(dry-basis)成分(以 mole%計)為84% N2、8% CO2、6% O2、及2% CO。請計算: (←)該氣體之碳氫比(C/H ratio)。(10分) (二)該氣體燃燒時之過量空氣百分比(% excess air)。(10分)
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
該氣體之碳氫比(C/H ratio)。(10分)
思路引導 VIP
遇到這類燃燒問題，首先要『定義計算基準』，建議以 100 mol 乾基產物為基準。接著依照 N -> O -> C/H 的順序進行元素守恆計算：由 N2 推算進料空氣量與總氧氣量，再由氧元素平衡算出生成的水量，最後回推燃料中的碳與氫含量求得碳氫比。
小題 (二)
該氣體燃燒時之過量空氣百分比(% excess air)。(10分)
思路引導 VIP
本題屬於典型的燃燒質能均衡計算。拿到題目應先設定計算基準（100莫耳乾廢氣），接著利用不參與反應的「氮氣」作為氣體聯繫物（Tie Component）求出進氣總量。計算過量空氣時需特別注意，過量百分比的定義是建立在『完全燃燒』的前提上，因此廢氣中的剩餘氧氣必須扣除『若將剩餘CO燃燒至CO2所需的氧氣』，才能得到真實的過量氧氣。