moea_joint_essay
111年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 二 題
📖 題組：
某一穩定塔回流槽底部泵浦須將塔頂產物以流量 10 m3/hr 由回流槽(D3020)送回穩定塔(V3005)，已知流體物性與操作條件如【圖 4】所示。已知大氣壓力為 1.03 kg/cm2 A，進口管線壓損約為 0.04 kg/cm2，出口管線壓損約為 1.0 kg/cm2，流量計壓損約為 0.25 kg/cm2，控制閥於 50 %開度時壓損約為 0.7 kg/cm2，請回答下列問題：（3 題，共計 20 分）
某一穩定塔回流槽底部泵浦須將塔頂產物以流量 10 m3/hr 由回流槽(D3020)送回穩定塔(V3005)，已知流體物性與操作條件如【圖 4】所示。已知大氣壓力為 1.03 kg/cm2 A，進口管線壓損約為 0.04 kg/cm2，出口管線壓損約為 1.0 kg/cm2，流量計壓損約為 0.25 kg/cm2，控制閥於 50 %開度時壓損約為 0.7 kg/cm2，請回答下列問題：（3 題，共計 20 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
若已選用 NPSHr 為 5 m 之泵浦，尚欲於泵浦進口前增設過濾器，請問可容忍此過濾器之最大壓損為多少(計算至小數點後第 2 位)？（5 分）
思路引導 VIP
利用有效淨正吸入揚程(NPSHa)公式：NPSHa = (P_tank - P_vapor)/γ + ΔZ - H_loss,inlet - H_filter。為避免穴蝕，必須滿足 NPSHa ≥ NPSHr。解出 H_filter 即為最大容忍壓損(揚程單位可視情況換算回 kg/cm² 或維持 m)。
小題 (一)
請問至少需選用多少水力馬力(Hydraulic Power, kw)之泵浦(計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)？（10 分）
思路引導 VIP
利用機械能平衡(Bernoulli)計算泵浦提供的揚程或壓差。總壓差等於末端與前端容器的靜壓差，加上位能差(高程差換算壓力)，再加上所有沿程壓損。計算出總壓差後，利用 Power = Q × ΔP (注意單位換算) 算出水力馬力(kW)。
小題 (三)
泵浦出口液位控制閥輸出 4 ~ 20mA 信號，控制馬達線性速度範圍為 140 ~ 600 rpm，在相當於 325 rpm 之電流控制輸出情況下，請問其滿刻度百分比為多少(計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入)？（5 分）
思路引導 VIP
這是一個線性插值問題。控制閥訊號 4-20mA 與 140-600 rpm 呈現線性對應關係。「滿刻度百分比」即代表當前速度（或電流）在總量程中的佔比。直接計算 (當前速度 - 最小速度) / (最大速度 - 最小速度) × 100% 即可。