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熱力學與熱傳學
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112年 - 112 專技高考_冷凍空調工程技師:熱力學與熱傳學#117614
> 申論題
題組內容
五、在建築物設計中,建築物外表面積 A
s
,可假設為建築物的四個垂直面面積及屋頂面積之和。A
s
代表建築物與外界空氣間的熱傳面積,A
s
的最小化,可滿足節能之要求。要達此要求,對總樓板面積為 A
f
及樓層高度為 H
f
之建築物,建築物基地面積(W
b
×L
b
)及樓層數目 Nf,具有最佳之設計值。
(二)若 A
f
=32768 m
2
,H
f
=4 m,最佳 W 及 N
f
值為何?如果整體熱傳係數為 1 W/m
2
K 及室內外溫差為 25°C,熱傳量為何?如果 N
f
=2,熱傳量 為何?(10 分)
相關申論題
一、有一部冷暖雙功能之空調系統,輸入之功為 1.2 kW。如為冷氣使用,其性能係數為 3,如為暖氣,其性能係數為 4。有一房間,終年須維持 20°C。 如果室內與室外溫度每差 1°C 時,有 0.5 kW 的熱傳量。試求冬天及夏 天室外最低及最高溫度為何?(20 分)
#502259
(一)吸收式冷凍循環與一般蒸汽壓縮式冷凍循環最主要不同之處為何? (10 分)
#502260
(二)有一吸收式冷凍循環,其熱源為 110°C 之地熱,提供之熱量為 5×105 kJ/h。 環境溫度為 25°C,冷凍空間溫度維持為-18°C,試求最大冷凍量。(10 分)
#502261
(一)家用冰箱一般而言皆有冷凍室及冷藏室。請問如何在使用單一壓縮機 下達成此兩種不同之溫度需求?(5 分)請以 T-S 及 P-H 圖解釋之, 如何估算具冷藏室及冷凍室之家用冰箱性能係數?(5 分)
#502262
(二)在大氣溫度 21°C 及相對溼度 80%之狀態下以濕度圖說明一般車輛如 何對擋風玻璃進行除霧?(10 分)
#502263
四、在進入燃燒室時,利用廢氣之熱量對空氣進行預熱,可提高燃燒效率及進行能量回收。利用一熱交換器進行空氣預熱,空氣進入熱交換器之狀態為 101 kPa,30°C,體積流率為 0.5 m3/s。廢氣之質量流率為 0.85 kg/s,進入及離開熱交換器之溫度分別為 350°C 及 260°C。在假設等壓熱傳下, 試求熱交換量及可用能毀損率為何?(20 分) 給予數據:空氣比熱:1.004 kJ/kg.K,廢氣比熱:1.1 kJ/kg.K。
#502264
(一)如果建築物為一正方形建築物,即 Wb=Lb=W,試以 Af 及 Hf 表示可使建築物 As最小化之 W 表示式。 (10 分)
#502265
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
五、某直徑為 5 cm、密度 8960 kgm-3、比熱 386 Jkg-1K-1、熱導率為 400 Wm-1K-1 之銅球處於熱力平衡狀態,溫度為 450℃,將此銅球投入溫度為 50℃之油池,其降溫期間銅球表面之自然對流係數維持於 15 Wm-2K-1,請計算此銅球溫度降至 100℃所需之時間。 (25 分)
#557733
四、乾度為 0.9 之 7 bar 水蒸汽於汽缸中等溫可逆膨脹至 1.5 bar,於此過程饋入汽缸之熱量為 800 kJ/kg,請計算此過程輸入或輸出之功(kJ/kg) 。(10 分) 蒸汽 1.5 bar,飽和溫度為 111.4℃。蒸汽內能與焓分別以 u 及 h 表示,其下標 f 與 g 分別代表飽和液體與飽和汽體狀態。蒸汽 7 bar,uf = 696 kJ/kg, ug = 2573 kJ/kg,hf = 697 kJ/kg,hg = 2764 kJ/kg,其飽和溫度為 165℃。 過熱蒸汽於 7 bar 之內能與焓如下所示:
#557732
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