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普考申論題 108年 [工業安全] 安全工程概要

第 四 題

📖 題組:
管線裡的流量在風險估算是必要物理量之一。以皮託管(Pitot tube)測量流體速度之方程式如下: v = √(2Δp/ρ) ;其中 v 是速度;Δp 是壓降;ρ 是密度。 請問:有一個四吋管線,測量到的壓降是 15 mmHg,此流體是液體,比重是 0.8,其質量組成是 0.3 的二甲苯與 0.7 的醋酸。 (一)流體的速度是多少 m/s?(10 分) (二)體積流量是多少 m³/ min?(5 分) (三)質量流量是多少 kg/ min?(5 分) (四)摩爾流量是多少 gmol/ min?(5 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

摩爾流量是多少 gmol/ min?(5 分)

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這題需要計算混合流體的「平均分子量」。已知質量組成(重量百分比),公式為 $1 / MW_{mix} = \sum (w_i / MW_i)$。求出 $MW_{mix}$ 後,再將質量流量除以分子量即可得到摩爾流量。

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【考點分析】 混合物平均分子量與摩爾流量計算。 【理論/法規依據】

小題 (一)

流體的速度是多少 m/s?(10 分)

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套用題目給的皮託管公式。關鍵在於單位一致性:$Delta p$ 必須轉為 Pascal ($N/m^2$),密度 $ ho$ 必須轉為 $kg/m^3$。比重 0.8 意味著密度是水的 0.8 倍。

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【考點分析】 流速計算與壓力單位轉換。 【理論/法規依據】

小題 (二)

體積流量是多少 m³/ min?(5 分)

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流量 $Q = v \times A$。$A$ 是管路截面積。注意管徑「四吋」需換算為公尺(1 吋 = 2.54 cm),且最後結果要求單位是「每分鐘」。

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【考點分析】 管路截面積與體積流量計算。 【理論/法規依據】

小題 (三)

質量流量是多少 kg/ min?(5 分)

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質量流量等於體積流量乘以密度。$\dot{m} = Q \times \rho$。

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【考點分析】 體積流量與質量流量之關係。 【分析與論述】

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