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熱力學與熱傳學
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108年 - 108 專技高考_機械工程技師:熱力學與熱傳學(包括熱機)#80686
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題組內容
二、有一理想氣體,其氣體常數為 R,定壓比熱及定容比熱的比值為 k。該 氣體執行下述包括三個可逆過程的循環:狀態 1 至狀態 2 為等溫膨脹過 程,狀態 2 至狀態 3 為絕熱膨脹過程,狀態 3 至狀態 1 在 T-s 圖上其過 程為直線。令 P
2
= αP
1
以及 P
3
= βP
1
。
⑴劃出此循環示意圖於 T-s 圖上;
其他申論題
⑶若循環中過程為等熵壓縮與膨脹,請以壓縮機的壓縮比(pressure ratio) rp跟氣體比熱比例(specific heat ratio)k,表示此系統之熱效率(thermal efficiency)η。(5 分)
#328711
四、熱力學常見 5 個名詞,請詳述其物理意義:不完全燃燒(incomplete combustion)、空氣燃料比(air-fuel ratio)、衝程(stroke)、露點溫度 (dew-point temperature)及相對溼度(relative humidity / specific humidity)。 (25 分)
#328712
⑴所作的功;⑵該空氣的內能變化;
#328713
⑶熱傳量(含方向)以及⑷大氣(維持在 300 K)熵的變化量。(20 分)
#328714
⑵求狀態 3 的溫度 T3,以 T1、α 及 β 的函數形式表之;⑶求此三個過程 中個別的熱傳量及其方向;⑷求此循環的效率,以 k、α 及 β 的函數形 式表之。(20 分)
#328716
⑴工作流體的流量(10 分)
#328717
⑵壓縮機所需的功占渦輪機所輸出總功的比率(10 分)
#328718
⑶此循環的熱效率(5 分)
#328719
四、有一小木屋有天花板、地板和四面牆,每一面牆的構造為兩片厚度均為 2 公分的木材中間夾有 5 公分厚的保溫玻璃棉層(整體厚度為 9 公分), 小木屋內溫度維持在 25℃(T1),而周遭大氣環境是 10℃(T2)。若室內的 對流熱傳係數(convection heat transfer coefficient)為 hc,1 = 3 W/m2 ·K, 而大氣的對流熱傳係數為 hc,2 = 6 W/m2 ·K,另牆接觸大氣的面塗有一層 厚度可忽略不計的白漆。木材和保溫玻璃棉的熱傳導係數(thermal conductivity, k)分別為 0.10 W/m·K 和 0.038 W/m·K,另外假設白漆的 等效輻射熱傳量可表示為12= Ahr,2(T1 - T2),其中 A 為牆面面積,hr,2為輻射 熱傳係數(radiation heat transfer coefficient),其表示式為 hr,2 = 5.0 ε W/m 2 ·K, ε 為放射率(emissivity)= 0.9。在這些給予的條件下,計算出流經此牆 的熱量損失(heat loss)。(25 分)
#328720
五、一熱交換器用來作為冷媒與空氣之間的熱交換,該熱交換器與外界有非 常好的隔熱裝置。如下兩圖所示,若兩流體方向不管為同向(Co-current) 或逆向(Counter-current),在所有結構、尺寸及材料完全相同狀況下, 何者熱傳效果較佳?並請說明原因。(10 分)
#328721