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94年 - 94-2 高等考試_三級_核子工程：工程熱力學#40607

科目：工程熱力學 | 年份：94年 | 選擇題數：0 | 申論題數：4

試卷資訊

所屬科目：工程熱力學

選擇題 (0)

申論題 (4)

【已刪除】一、 一活塞缸容器內有 15 kg 之空氣由電阻式加熱器（如圖一所示）自 25 o C 加熱至 77 o C 。在這加熱過程中，活塞缸容器內之壓力保持在定值 200 kPa 且全部之熱損失 （heat loss）為 5 kJ 。請計算需提供多少電能(kWh)？假設空氣的等壓比熱值為定 值， C p 為 1.005 kJ/ kg ⋅ K        。（20 分）
【已刪除】二、熱蒸汽流入一冷凝器，其質量流率 為 20,000 kg/h ，乾度（quality）x = 0.9，壓力維 h 持在 20 kPa。冷凝水由鄰近的湖泊抽取，以循環方式進出冷凝器，見圖二。為避免熱 污染，冷凝器出口水溫只容許升高 5o C 。若熱蒸汽離開冷凝器時為飽和液體，且壓力 仍維持在 20 kPa，請計算所需之冷凝水質量流率  。若冷凝水流速為 10 m/s ，密度  為 1000 kg /m3 ， 請 求 出 冷 凝 器 有 效 管 徑 （ 假 設為 圓 管 ） 。 （ 冷 凝 水 的 比 熱Cp = m 4.18 kJ/kg• K ，熱蒸汽在 20 kPa 時，hf = 251.4 kJ /kg,hfg = 2358.3 kJ/kg ）（25分）
三、考慮一理想的奧圖循環（Otto cycle），其壓縮比為 8。在壓縮過程起始時，空氣（假 設為理想氣體）的壓力及溫度為 95 kPa，27℃。而在等容加熱過程時，則有 750 kJ/ kg 的熱能傳給空氣。假設其比熱均為常數，Cp = 1.005 kJ/kg• K ，Cv = 0.718 kJ/kg ⋅ K，請計算在等容加熱過程終止時之壓力及溫度，此循環的淨輸出功（net work output）及 其熱效率。（25 分）
【已刪除】四、一活塞缸容器起初內含 0.5m 3 之氦氣，其壓力及溫度為 150 kPa，20℃。若經多變壓 縮過程（polytropic compression process, PV n = C）至壓力及溫度為 400 kPa，140℃ ，見圖三。請計算氦氣的entropy變化（ ∆S sys ）及環境（surroundings）的entropy變化 （ ∆S surr ），並判斷此過程為可逆、不可逆或是一個不可能的過程。（30 分） （環境溫度Tsurr = 20℃，氦氣可視為理想氣體，其平均等壓比熱及氣體常數為 Cp,ave = 5.1926 kJ/kg⋅ K  , R = 2.0769 kJ/kg ⋅ K ）。