高考申論題
108年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 三 題
某公司擬利用冷凍法自海水中製造淡水，其簡易流程、海水進料成分與進料量等基本資料如圖所示。假設所分離出來的碎冰本身並無鹽份，但其外層仍會沾黏少許濃鹽水，此沾黏濃鹽水之重量分率（weight fraction）b 為 0.01（亦即沾黏濃鹽水與冰合計，沾黏濃鹽水的重量分率為百分之一），當濃鹽水中鹽之重量分率（weight fraction）c 為 0.05 時，請問每分鐘所得之淡水量（包括其中的少許鹽份）為何？此淡水中鹽份的重量比率為何？（20 分）
📝 此題為申論題
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考生看到此題應先劃定整體程序的系統邊界（System Boundary），將其視為一個無化學反應的黑箱（Black Box）系統。解題核心在於理解「純冰不含鹽分」，產品中的鹽分全部來自「沾黏的濃鹽水」，由此可直接推導出淡水產品的鹽分重量分率。接著利用整體的「總質量守恆」與「鹽分質量守恆」兩個方程式聯立，即可解出淡水總量。
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【解題關鍵】本題透過分析特定流股成分，結合整體程序（包含冷凍、分離與融化單元）的總質量平衡與成分（鹽份）質量平衡方程式，即可聯立求解。 【解答】 計算：逐步推導如下
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