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普考申論題 108年 [化學工程] 化工機械概要

第 一 題

📖 題組:
關於流體輸送裝置,請回答下列問題:(每小題 10 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請論述孔口板流量測量原理與其關係式。

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看到孔口板流量計,首先聯想「節流效應」。解題需從物理機制出發,利用白努力方程式(能量守恆)與連續方程式(質量守恆)推導出壓差與流量的理論關係,最後務必引入「流量係數(Co)」與「直徑比(β)」修正成實際流量公式。

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【破題】 孔口板(Orifice plate)為化工廠中最常見的節流式流量計,其核心原理為利用流體經過縮口時產生的壓降(節流效應),結合伯努利原理來推算流體的流量。 【論述】

小題 (二)

流體流量常需控制閥加以調節,控制閥依其動作分為氣開型(air to open)與氣閉型(air to close),請論述何謂氣開型與氣閉型控制閥?

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看到控制閥的「氣開/氣閉」分類,首先要聯想到氣動執行機構的作動原理,即儀表空氣壓力與彈簧推力的抗衡關係。接著,必須將此概念連結到化工廠設計中極為重要的「失效安全(Fail-Safe)」原則,說明在失去氣源(Air Failure)時閥門的預設狀態如何保障製程安全。

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【破題】氣開型與氣閉型控制閥是依據氣動執行機構(Pneumatic Actuator)在「失去儀表空氣壓力」時的預設作動狀態來分類,其核心設計考量為化工廠的「失效安全(Fail-Safe)」防護機制。 【論述】 一、氣開型控制閥(Air to Open, ATO / Fail Closed, FC)

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