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化學反應工程學
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96年 - 96 公務升官等考試_簡任_化學工程:高等化學反應工程學研究#38254
> 申論題
題組內容
一、在一起始體積為 1 公升之批式反應器中進行A → B+ 2C之氣相反應。反應開始時,壓 力為 2 大氣壓,溫度為 127 °C,反應器內含有 60 mol %的 A 與 40 mol %的惰性氣 體。請計算:
⑴若此批式反應器為一可變體積之反應器,當 A 被消耗 60%時,反應器體積為多少?
相關申論題
⑵若此批式反應器為一固定體積之反應器,當 A 被消耗 60%時,反應器之壓力為多少? 假設這些氣體皆遵守理想氣體方程式且以上皆為等溫操作。理想氣體常數 R 為 82.05 (cm3 -atm)/(mol-K)。(20 分)
#112263
二、以一恆溫恆壓反應器中進行一階不可逆氣相反應A → B,反應速率常數 k 為 0.01 s-1, 反應器體積為 300 公升。進料中僅含有 A,其濃度為 0.2 mol/L,體積流率為 4.0 L/s。 當進行操作時,發現反應之轉化率僅達到栓流式反應器(plug flow reactor, PFR)轉化 率之 90%。偏差理想 PFR 的可能原因為在反應器中產生部分逆向混合(backmixing) 所致。為了模擬此非理想反應器,假設此非理想反應器之行為與 N 個等體積串聯之 連續式攪拌反應器(continuous stirred tank reactor, CSTR)行為相同,此 N 個 CSTR 體積總合仍為 300 公升。基於此假設,請計算 N 的數值,由於為一階反應,N 可為 非整數。(20 分)
#112264
三、一均勻氣相反應A → 2B+ C於一栓流式反應器(plug flow reactor, PFR)中進行。 此反應為一階不可逆反應,反應速率常數為 0.1 s-1。 若 PFR 截面積為 50 cm2 ,進 料中僅含有 A,其濃度為 4.0×10-4 mol/cm3 ,體積流率為 100 cm3 /s。此操作可視為 等溫操作,試問當出口處 A 之轉化率(conversion)為 0.8 時,此 PFR 的長度為 多少?(20 分)
#112265
⑴將入口動能回復成壓縮機入口溫度 T2,求 T2 =?P2 =?(5 分)
#112268
⑶燃燒室出口溫度為 T4 = 1300 K,假設渦輪只需帶動壓縮機,則利用軸功率平衡, 求 T5 =?P5 =?(5 分)
#112270
⑷噴嘴將 P5等熵膨脹至周遭大氣壓力 P1,則出口排氣溫度 T6 =?與出口流速 V6 =? (5 分)
#112271
⑺為避免過多之廢熱浪費,引擎之型式可改為那些型式?(10 分)
#112274
⑵若飛行馬赫數低於題目⑴所計算之值,則可做那些調整以使進氣道能回到設計點? (10 分)
#112276
⑶若完全採用外部壓縮方式進氣,可以免去進氣道吸入震波之啟動問題(starting problem)但也會伴隨那一些缺點?(10 分)
#112277
⑴入口翼尖之相對馬赫數 Mrel,t1=?(10 分)
#112278
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