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熱力學與熱傳學
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102年 - 102 專技高考_機械工程技師:熱力學與熱傳學(包括熱機)#43680
> 申論題
題組內容
三、空氣( C
p
= 1.01 kJ/kgK , R = 0.287 kJ/kgK )在下列兩種絕熱膨脹過程是否可能發 生?並請說明之。
⑴由 500 kPa,127℃膨脹至 250 kPa,77℃。(5 分)
相關申論題
一、熱阻常應用於電腦散熱系統之初步設計,試說明熱傳三個基本模式(basic models) 之定律,並以此定律表達熱阻值之數學式。(10 分)
#141424
二、有一 3 m 長之電線,其銅線(電阻為 0.0209 Ω/m)直徑 2 mm,外包覆 3 mm 厚的 絕緣橡膠(熱傳導係數為 0.2 W/mK),此電線置放於溫度 25℃,熱傳遞係數 20 W/m2K 之環境。若忽略材料間的介面熱阻,當橡膠設計最高溫度是 125℃時,請 計算通電後電流不得超過多少安培。(10 分)
#141425
⑵由 500 kPa,127℃膨脹至 300 kPa,67℃。(5 分)
#141427
⑵證明理想氣體之 μ J = 0 。(5 分)
#141429
⑶請以 p-T 圖說明 μ J 正負值在節流過程中之物理意義。(5 分)
#141430
五、有一高溫能源庫(high-temperature reservoir, TH)供能量 400 kJ(QH)給一熱機,此 熱機輸出功 140 kJ,其未用熱能釋放至低溫能源庫(TL)。試求此熱機最大可能輸 出功和第二定律效率。(10 分)
#141431
六、氣輪機之動力循環中,空氣以 300 K,100 kPa 進入效率 88%之壓縮機,並以 620 kPa 流出後入燃燒室作等壓加熱,其所用燃料熱值是 44186 kJ/kg fuel,且燃料/空氣比是 0.017 kg fuel/kg air。若輪機的效率是 90%,試求每公斤空氣之輪機輸出功,壓縮機輸 入功和循環熱效率。(可以採用 700 K 時空氣C p = 1.065 kJ/kgK ,比熱常數比 k = 1.4 ) (20 分)
#141432
⑴總熱傳面積。(10 分)
#141433
⑵此交換器之性能係數(effectiveness, ε )和傳遞單位數(Number of transfer units, Ntu )。 (5 分)
#141434
六、某板式熱交換器採用熱傳強化技術,分別提升其高溫側與低溫側水流之熱對流係數至 Dittus-Boelter 公式值之 2.2 倍與 1.5 倍。此熱交換器高溫側與低溫側流道之水利直徑(Hydraulic diameter)均為 300 mm,板材之熱導率為 15 Wm-1K-1、厚度為 5 mm、面積為 1.5 m2。當其高溫側與低溫側之水溫分別為 80℃與 40℃時,對應高溫水與低溫水之普朗特數(Prandtl number, Pr) 分別為 2.2 與 4.3。若高溫與低溫水流之雷諾數 (Re) 分別為 50000 與 25000, 請計算此板式熱交換器傳遞之熱傳功率(W) 。(10 分)Dittus-Boelter 公式:Nu = 0.023×Re0.8Prn,壁溫高於水溫時,n=0.4,壁溫 低於水溫時,n=0.3,高溫與低溫水之導熱率均為 0.65 Wm-1K-1。
#557734
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