普考申論題
112年
[化學工程] 化工機械概要
第 一 題
📖 題組：
五、一單效蒸發器（加熱面積= 49.4 m2）濃縮4560 kg/h，20%，60℃糖水（焓值= 214 kJ/kg）至50%（沸點105℃，焓值= 505 kJ/kg）。使用115.6℃的飽和蒸汽（潛熱= 2214 kJ/kg），蒸發所得蒸氣焓值= 2667 kJ/kg。請計算：（每小題5分，共20分） (一)每小時有多少濃縮液與蒸氣產出 (二)每小時蒸氣使用量 (三)蒸發器的經濟效益 (四)蒸發器的總熱傳係數（kJ/h･m2･K）
五、一單效蒸發器（加熱面積= 49.4 m2）濃縮4560 kg/h，20%，60℃糖水（焓值= 214 kJ/kg）至50%（沸點105℃，焓值= 505 kJ/kg）。使用115.6℃的飽和蒸汽（潛熱= 2214 kJ/kg），蒸發所得蒸氣焓值= 2667 kJ/kg。請計算：（每小題5分，共20分） (一)每小時有多少濃縮液與蒸氣產出 (二)每小時蒸氣使用量 (三)蒸發器的經濟效益 (四)蒸發器的總熱傳係數（kJ/h･m2･K）
📝 此題為申論題，共 5 小題
小題 (一)
每小時有多少濃縮液與蒸氣產出
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遇到蒸發器的產量計算，首先應聯想到「質量守恆定律」。利用溶質（糖）在蒸發前後不變的特性（溶質平衡）求出濃縮液產量，再利用總質量平衡即可輕鬆求得蒸發掉的水汽產量。
小題 (二)
每小時蒸氣使用量
思路引導 VIP
看到計算蒸氣使用量，應立刻聯想到『能量守恆定律（熱量平衡）』。利用第一小題求得的濃縮液與蒸發水汽產量，代入「系統總熱量輸入（進料熱 + 加熱蒸氣潛熱）= 總熱量輸出（濃縮液熱 + 蒸發水汽熱）」即可解出。
小題 (三)
蒸發器的經濟效益
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本題測驗蒸發器經濟效益（Steam Economy）的計算。考生應首先回想其定義為「產生之二次蒸汽量（V）」與「消耗之加熱蒸汽量（S）」的比值。解題時需先透過物料衡算求得 V，再透過能量衡算求得 S，最後將兩者相除即可得解。
小題 (四)
蒸發器的總熱傳係數（kJ/h･m2･K）
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本題測驗單效蒸發器的設計與操作計算。首先需利用物料平衡求出各流體流量，接著透過能量平衡求出系統總熱傳量 q，最後代入熱傳方程式 q = U A ΔT 求得總熱傳係數 U。
小題 (五)
何謂超臨界萃取？
思路引導 VIP
考生看到本題應先點出「超臨界流體」的物理狀態定義（超過臨界溫度與壓力），接著說明其兼具氣體（高擴散性）與液體（高溶解度）的物理特性如何增進分離效率。最後補充其在工業上的實務應用或操作優點（如調節溫壓即可分離溶劑、適合熱敏性物質），以展現實務理解。