普考申論題 108年 [化學工程] 化工機械概要

第一題

📖 題組：
製程使用固體原料時，往往需要縮小尺寸（size reduction，或稱減積），使效率提高，請論述：（每小題 10 分，共 20 分） (一)減少尺寸的理由。 (二)裝置縮小尺寸方式。

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

減少尺寸的理由。

看到此題，應直覺聯想到固體減積最核心的物理變化為「比表面積的增加」。接著從熱力學與動力學的角度，推導面積增加如何促進質傳、熱傳與化學反應速率，最後補充在實務製程上對物料輸送與混合均勻度的助益。

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【破題】固體原料減少尺寸（減積或粉碎）的核心目的在於大幅增加物料的「比表面積（Specific Surface Area）」，藉由打破內部傳遞阻力，進而提升後續物理或化學程序的速率與效率，並改善物料的操作性。【論述】一、提升質傳與熱傳速率

裝置縮小尺寸方式。

看到此題，應立即聯想固體減積（Size Reduction）的四大基本物理機制：壓縮、衝擊、摩擦（剪切）、切割。作答時需依據這四種物理力進行分類，說明其作用原理，並列舉對應的化工設備及適用的物料特性，以展現對化工機械實務的理解。

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【破題】化工機械中，將固體原料縮小尺寸的裝置（粉碎機或研磨機）主要依賴四種不同的物理施力機制來達到減積目的。工業上會依據物料的硬度、韌性及目標粒徑，選擇對應操作機制的設備。【論述】