普考申論題
115年
[化學工程] 化工機械概要
第 二 題
📖 題組：
三、利用填充塔以逆流水洗方式，將空氣中的氨含量由8 mol%降低至1.5 mol%。若待處理空氣流量為1.5×10⁴ mol/min，填充塔直徑為 1.2 m，且塔內質傳速率為4.0×10³(y-y*) mol/min-m³，其中y與y*分別代表氣相中氨的莫耳分率及其平衡莫耳分率。已知此填充塔之 NTU 為 2.10。
三、利用填充塔以逆流水洗方式，將空氣中的氨含量由8 mol%降低至1.5 mol%。若待處理空氣流量為1.5×10⁴ mol/min，填充塔直徑為 1.2 m，且塔內質傳速率為4.0×10³(y-y*) mol/min-m³，其中y與y*分別代表氣相中氨的莫耳分率及其平衡莫耳分率。已知此填充塔之 NTU 為 2.10。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
寫出 NTU 的英文全名，及數學表達式。（8 分）
思路引導 VIP
這是名詞解釋與基本定義題。NTU 英文為 Number of Transfer Units，數學表達式即為分離程度的積分式，代表氣相濃度變化與推動力之比的積分。
小題 (一)
此填充塔的 HTU 為多少？（14 分）
思路引導 VIP
本題要求計算 HTU (高度傳送單位)。回想公式 HTU = G / (K_y a)，其中 G 是氣相的莫耳通量 (單位截面積的流量)。需先利用給定的氣體總流量與塔徑，計算出塔截面積 S，接著求得氣體莫耳通量 G，再除以題目給定的總體積質傳係數 (K_y a = 4.0×10³)，即可求出 HTU。
小題 (三)
設計此填充塔所需之塔高為多少？（8 分）
思路引導 VIP
填充塔設計的最核心關係式為 塔高 Z = HTU × NTU。將第 (一) 小題算出的 HTU，乘上題目直接給定的 NTU (2.10) 即可。