高考申論題
110年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 一 題
📖 題組：
一體積為 2 m3之連續攪拌反應槽（CSTR），進料為 1200 kg/h 之反應物 A，其濃度為 8 kg-mol/m3，溫度為 20℃。反應式為 A → B 反應器出口之 A 濃度為 3.6 kg-mol/m3 溫度為 60℃。此反應為放熱反應，反應熱為-17000 kcal/kg-mol A。反應物及產物之比熱均為 0.75 kcal/kg℃，其比重均為 800 kg/m3。（每小題 10 分，共 30 分）
一體積為 2 m3之連續攪拌反應槽（CSTR），進料為 1200 kg/h 之反應物 A，其濃度為 8 kg-mol/m3，溫度為 20℃。反應式為 A → B 反應器出口之 A 濃度為 3.6 kg-mol/m3 溫度為 60℃。此反應為放熱反應，反應熱為-17000 kcal/kg-mol A。反應物及產物之比熱均為 0.75 kcal/kg℃，其比重均為 800 kg/m3。（每小題 10 分，共 30 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
在穩定狀態下，從此一反應器每小時需移除的熱量（kcal/h）為多少？
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這是一道標準的反應器能量衡算題。思考步驟：
- 建立能量守恆方程式：系統無作功與動位能變化，穩態下：移走熱量 = 反應生成總熱量 - 系統升溫吸收之顯熱。
小題 (二)
反應器之夾套冷卻器（cooling jacket），有 20℃冷卻水進入。此冷卻水離開夾套冷卻器之溫度為 45℃。請問冷卻水之流量（kg/h）為多少？（水之比熱為 1 kcal/kg ℃）
思路引導 VIP
思考流程： 這是一題單純的熱交換器顯熱計算。
小題 (三)
夾套冷卻器之熱傳面積為 4 m2，冷卻水與反應器內物質之平均溫度差（∆TLM）可視為 25℃。求此一冷卻裝置之總和熱傳係數（kcal/m2-℃-h）。
思路引導 VIP
思考流程： 此題測驗熱傳遞的基本設計方程式。