國營聯招申論題
112年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 一 題
📖 題組：
六、請回答下列問題：（4 題，共 20 分）
六、請回答下列問題：（4 題，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
已知泵浦入口管線摩擦損失為 hL，液體蒸氣壓為 PV，泵浦入口槽壓力為 P0，泵浦入口槽液面距離泵浦入口高度為 h0。
(1) 請寫出淨正吸引高度(NPSH)數學表示式。（3 分）
(2) 若淨正吸引高度(NPSH)不足時，請問會發生什麼現象？（2 分）
(1) 請寫出淨正吸引高度(NPSH)數學表示式。（3 分）
(2) 若淨正吸引高度(NPSH)不足時，請問會發生什麼現象？（2 分）
思路引導 VIP
根據 NPSH 定義，NPSH = 泵入口絕對靜壓頭 + 動壓頭 - 蒸氣壓頭。以槽面作為基準寫出柏努利方程式；不足時會發生孔蝕現象。
小題 (二)
請比較共沸蒸餾和萃取蒸餾兩者間之相同及相異處。（6 分）
思路引導 VIP
說明兩種蒸餾法的目的(皆為了分離相對揮發度接近 1 或具共沸點的混合物)以及差異點(第三成分的揮發度、操作位置及回收方式)。
小題 (三)
從連續方程式使用 shell balance 法所推導出的 Hagen-Poiseuille 方程式如下：
Q = (πR^4/8μ)( (P_0 - P_L)/L + ρg )，請問在推導之過程中有哪五大假設？（5 分）
Q = (πR^4/8μ)( (P_0 - P_L)/L + ρg )，請問在推導之過程中有哪五大假設？（5 分）
思路引導 VIP
回想流體力學中推導圓管層流流速分布(Hagen-Poiseuille law)時所需要的基本假設。
小題 (四)
請問在微觀流體力學中使用 shell balance 法描述流體時，主要考慮哪四種力？（4 分）
思路引導 VIP
在流體動量平衡(Momentum balance)或 Navier-Stokes equations 推導中，控制體積受力平衡的基本力學成分。
NPSH 與孔蝕現象
💡 理解 NPSH 計算公式及防止孔蝕現象的重要性
🔗 孔蝕現象(Cavitation)產生過程
- 1 壓力下降 — 泵浦入口處靜壓低於液體飽和蒸氣壓
- 2 局部汽化 — 液體在低壓區迅速產生大量微小氣泡
- 3 氣泡破裂 — 氣泡流向高壓區受壓瞬間凝結縮小
- 4 衝擊受損 — 破裂產生高頻衝擊波，導致噪音及侵蝕
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🔄 延伸學習：預防策略：增加 NPSHA (如調高槽位) 或降低 NPSHR (如選用低速泵)。
