高考申論題
109年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 四 題
一氣體包含3 mole %的 A。將此氣體通過一填充塔以水吸收99%的 A。吸收塔操作在25℃及1 atm，且氣體及液體之流率分別為20 mol/h·ft2及100 mol/h·ft2。平衡關係式及質傳係數如下：
y* = 3.1x at 25℃
kxa = 60 mol/h·ft3·unit mole fraction
kya = 15 mol/h·ft3·unit mole fraction
假設恆溫操作及忽略氣體及液體流率之變化，請求解吸收塔塔高。（20分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為氣體吸收填充塔設計的經典題型。解題核心為三大步驟：首先進行「物料平衡」求出塔頂與塔底的操作濃度；其次利用雙膜理論將局部質傳係數轉換為「總包質傳係數 ($K_ya$)」；最後藉由「傳質單元高度 (HTU)」與「傳質單元數 (NTU)」（或對數平均推動力法）的乘積，即可求得所需塔高。
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【解題關鍵】利用物料平衡求出各端點濃度，並以雙膜理論計算總包體積質傳係數，最後透過 $Z = H_{OG} \times N_{OG}$ 求出吸收塔高度。 【解答】 已知條件整理：
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