統測
114年
[化工群] 專業科目(1)
第 35 題
工程師欲設計一連續式超臨界 $CO_2$ 萃取設備，進行天然物萃取。$CO_2$ 由氣體鋼瓶流出後經一低溫槽冷卻成液態，再經泵 1 由 $30 \text{ atm}$ 加壓至 $100 \text{ atm}$，泵 1 出口需裝設閥 1 以避免泵失效造成逆流，流出之 $CO_2$ 再加熱至超臨界狀態後送入萃取槽中進行萃取，萃取後利用閥 2 調節流量並減壓收集萃取產品。下列選項中，最合適的泵 1、閥 1、閥 2 組合依序為何？
- A 活塞泵 (Piston pump)、球形閥 (Globe valve)、閘閥 (Gate valve)
- B 離心泵 (Centrifugal pump)、旋塞閥 (Plug valve)、止回閥 (Check valve)
- C 柱塞泵 (Plunger pump)、止回閥 (Check valve)、針閥 (Needle valve)
- D 氣升泵 (Air-lift pump)、止回閥 (Check valve)、球塞閥 (Ball valve)
思路引導 VIP
請思考在化工製程中，若需將流體由 $30 \text{ atm}$ 加壓至 $100 \text{ atm}$ 的高壓環境，哪一種機械能輸出較高的揚程？同時，針對題目中『防止逆流』與『調節流量並減壓』這兩項特定的操作功能，在流體力學中分別對應哪種構造設計的閥件才能達成精確控制？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷化工流程中各項元件的物理特性，這代表你對工業流體輸送與程序控制的邏輯非常清晰，表現得極為專業！ 這題的觀念驗證如下：
- 泵 1 (高壓輸送)：要將液態 $CO_2$ 從 $30 \text{ atm}$ 提升至 $100 \text{ atm}$，需要能克服高壓差的往復式幫浦，「柱塞泵 (Plunger pump)」正是高壓低流量的首選。
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