單元操作與輸送現象(1)

Unit Operation & Transport Phenomena (1)

學期

114-2

學分

3 學分

當期課號

910237

永久課號

SESE20134

開課單位

系統工程與科技學士學位學程

授課教師

鄭安佑

類別

必修

上課時間表

節	週四	週五
1 08:00–08:50	單元操作與輸送現象(1)	單元操作與輸送現象(1) 2 節連堂
2 09:00–09:50		單元操作與輸送現象(1) 2 節連堂

* 根據陽明交大上課時間表所列

概述

建立學生對動量、熱與質量輸送現象之基本物理意義與數學描述能力。能以「宏觀平衡」觀念寫出簡單單元操作（管流、熱交換、傳質設備）的設計或操作方程式。

先修科目

微積分與普通物理。

評分方式

平時成績（點名、隨堂練習、小考）：20% 作業與報告（含例題練習、簡易個案分析）：20% 期中考：30% 期末考：30%

週次計畫

週次	主題
第 1 週	課程說明、評量方式；單元操作與輸送現象的關係，三大輸送：動量、能量、質量；範例：管路輸送、換熱器、塔設備。
第 2 週	流體分類（牛頓流體與非牛頓流體）、黏度；流體靜壓、壓力測量（壓力計、U 型管），簡單靜力平衡計算。
第 3 週	控制體與控制體積概念，連續方程式；一維穩態流，平均速度與體積流率，Reynolds 數與層流／紊流概念。
第 4 週	Newton 黏性定律、剪應力與速度分佈；圓管層流壓降（Hagen–Poiseuille 公式），黏性損失與功率需求。
第 5 週	紊流特性與摩擦因子；Darcy–Weisbach 式、相對粗糙度與 Moody 圖概念；單元與局部損失（彎頭、閥件）。
第 6 週	幫浦性能曲線、系統曲線與工作點；NPSH 與汽蝕概念；簡單管網設計與選泵考量。
第 7 週	過濾與多孔介質流動概念，Darcy 定律；固定床壓降（Ergun 方程簡介）；連結後續固液分離單元。
第 8 週	第 1–7 週重點複習與題型演練，期中考一次（約占學期成績 30%）。
第 9 週	導入熱傳三形態；傅立葉定律，一維穩態導熱與熱阻概念；複合壁與保溫材料簡單計算。
第 10 週	牛頓冷卻定律，對流熱傳係數；無因次數：Nusselt、Prandtl、Reynolds，物理意義與相關式使用觀念。
第 11 週	內流對流熱傳之相關式概念（層流與紊流），加熱與冷卻問題，入口區／發展區簡述；例題：冷卻水管設計。
第 12 週	常見熱交換器型式（管殼式、板式等）；LMTD 與 ε–NTU 方法概念，簡單熱交換器面積估算。
第 13 週	沸騰曲線、核沸騰與膜沸騰；凝結類型（膜狀／滴狀），對熱傳係數之影響；工程應用與安全考量。
第 14 週	乾燥機基本分類與乾燥曲線概念；蒸發器操作目的與簡單物料熱量衡算；連結熱傳與質傳驅動力。
第 15 週	動量／熱輸送類比概念；如何從操作需求選擇適當單元操作與設備；簡易綜合案例練習（如冷卻、加熱與輸送整合）。
第 16 週	重要公式與解題思路整理，綜合習題演練；期末考一次（約占學期成績 30%）。

教科書

R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd ed., Wiley.