107年 - 107 經濟部所屬事業機構_新進職員甄試_機械：1.熱力學與熱機學 2.流體力學與流體機械#80568

(三)空氣自 170 kPa，60 ℃絕熱膨脹至(1) 100 kPa，5 ℃，(2) 100 kPa，20 ℃，空氣之定壓比熱 Cp=1.0035 kJ/kg∙ o K，氣體常數 R=0.287 kJ/kg∙ o K，請以增熵原理解釋此 2 種狀態之膨脹過程是否可能發生？ (計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入)（5 分）

三、有一壓縮機將空氣自 100 kPa，5 ℃之狀態吸入，而以多變過程 PV^1.35 =C 壓縮至 300 kPa 排出壓力。空氣的流量為 2.5 kg/sec，假設流入之速度極低可忽略，而流出之速度為 180 m/sec，不計壓縮機進出口位能的變化，空氣之定壓比熱 Cp=1.0035 kJ/kg∙ o K，氣體常數 R=0.287 kJ/kg∙ ^oK，試求：(1)壓縮機所需功率（5 分）；(2)壓縮過程中，冷卻水所帶走之熱量（5 分）。 (計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)

四、如【圖 3】所示的管路系統，為維持本系統的運作，試求離心泵必須提供多少水頭的壓力？(計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)（20 分）註：離心泵的特性曲線如【圖 4】，進口管路損失係數 Ke=0.5，彎管管路損失係數 Kb=0.35，出口管路損失係數 Ko=1.0，管路總長度為 1,000 公尺，管徑 40 公分，管路摩擦係數 f=0.015。

(一)離心泵的：(1) NPSH；(2) NPSH Available (NPSHA)；(3)NPSH Required (NPSHR) 分別代表意義為何？請說明之。（每小題 3 分，共 9 分）

(二)有一離心泵設計用來抽水如【圖 5】所示，試求離心泵可將水抽取的最大高度 H 為多少公尺？ (計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)（11 分）註：水池自由液面距海平面高度 300 公尺(在 1 大氣壓下，101.3 kPa )，水溫為 30 ℃(水的飽和蒸汽壓為 4.25 kPa)，管路之管徑為 12.7 公分，離心泵的 NPSHR 為 2 公尺，流量為 0.0375 m³/sec，總水頭損失為 ℎL = ，其中 V 為管內水流速度，g 為重力加速度。

六、試求孔徑 15 公分的縮孔(orifice)安裝於管徑為 24 公分內的管路內，如【圖 6】所示，管內流動的流體為水，但皮氏管內為水銀(水銀比重為 13.6 )，皮氏管兩端水銀的高度差為 25 公分，試求管路內水的流量為多少 m³ /sec？（10 分）註：在管路內利用縮孔(orifice)並在縮孔兩端裝置皮氏管(Pitot tube)來量測縮孔兩側的壓力差，可測得管路內流體之流量 Q，Q = K ∙ A0 ∙ ，A₀ 為縮孔之孔徑面積，K 為流體之流量係數，本題管路流動條件所查得 K 值為 0.66，g 是重力加速度，∆h 為皮氏管兩端 (縮孔兩側)之壓力差(以水頭表示)。 (計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)

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