112年 - 112 高等考試_三級_化學工程：輸送現象與單元操作#115774

一、若有一平滑水平管子其直徑為0.02ft、長度為300ft，內有流量為 120ft³/min的水通過，請計算其產生壓力降（pressure drop）為多少psi？ （25分）
已知在紊流下摩擦係數（fanning friction factor,f）=；且水動黏度ft²/s，水密度=62.4lb/ft³

二、一般人平時講話、唱歌、咳嗽，甚至呼吸，就會釋放出許多5微米以下的氣膠，當一感染者呼氣時，病毒就可透過呼氣將氣膠釋放到環境中，為了解氣膠的所謂「懸浮」，假設一5微米球型液滴的氣膠在27℃的靜滯空間自由下沉，請利用力平衡與下列資訊算出氣膠的終端速度？以及此時作用於氣膠的拖曳阻力？（25分）
氣膠：密度=1000kg/m³；
空氣：密度=1.183kg/m³，黏度=1.853kg/m‧sat27℃
Hint：若拖曳係數（）的範圍可用來估算

(一)請先推導出A物體溫度變化，並表示為與時間的關係。（15分）

四、有一簡易的矩型蒸鍍機（如下圖），底部放置一矽晶片並加熱進行化學蒸鍍（chemical vapor deposition,CVD），其反應為：

 A為前驅物與惰性氣體氦氣（He）一起進入，經過擴散板（diffuser）擴散至晶片表面，藉由下方加熱板升溫將前驅物A熱裂解，B分子則沉積在晶片表面形成薄膜，氣體E與He經由擴散由左側排出。假設⑴在擴散板與晶 片之間無流動或擾動之靜止狀態（quiescent），且無任何裂解反應發生，⑵裂解反應只發生在晶片表面且為非常快速反應，⑶薄膜B的厚度遠小於δ。 請推導在穩態（steadystate）下晶片表面A的質量通量（massflux，NAZ） 為何？（25分） 

Hint：為A在E中的擴散係數；莫爾分率；氣相中的總濃度為C。