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熱力學與熱傳學
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98年 - 98 專技高考_機械工程技師：熱力學與熱傳學（包括熱機）#47473
> 申論題
題組內容
一、壓縮機將空氣從入口狀態 100 kPa, 300 K 壓縮到 600 kPa。假設動能及位能變化可忽 略。空氣氣體常數 R＝0.287 kJ/kgK，比熱比（specific heat ratio）k＝1.4。試求
⑴等 熵壓縮（isentropic compression），
相關申論題
⑵等溫壓縮（isothermal compression）過程下， 壓縮機對單位質量工作流體所做的功。（15 分）
#163360
二、水蒸氣進出絕熱渦輪機的條件如下： 入口處：P1＝6 MPa，T1＝600℃，V1＝80 m/s（h1＝3658.4 kJ/kg，s1＝7.1677 kJ/kgK） 出口處：P2＝50 kPa，T2＝100℃，V2＝140 m/s（h2＝2682.5 kJ/kg，s2＝7.6947 kJ/kgK） 渦輪機之輸出功率為 5 MW，環境溫度為 20℃。試求渦輪機之第二定律熱效率（secondlaw efficiency of the turbine）。（20 分）
#163361
三、四汽缸 3.0 L柴油引擎以理想狄賽爾循環（ideal Diesel cycle）操作，其壓縮比（ compression ratio）為 17，切斷比（cutoff ratio）為 2.2。進入壓縮過程前空氣溫度及 壓力分別為 300 K及 100 kPa。室溫下空氣之Cp＝1.005 kJ/kgK，Cv＝0.718 kJ/kgK，k＝ 1.4。利用冷空氣標準之假設（cold air standard assumptions），試求轉速 1500 rpm時， 引擎輸出之功率。（空氣氣體常數R＝0.287 kJ/kgK）（20 分）
#163362
四、何謂焦耳湯姆森係數（JouleThomson coefficient）？它有何用處？請利用熱力學關 係式，證明理想氣體的焦耳湯姆森係數為零。（10 分）
#163363
⑴請說明熱電偶基本原理。
#163364
⑵一熱電偶其接頭可視為 1 mm 直徑之圓球，接頭材料之物性如下： k＝30 W/mK，ρ＝8500 kg/m3，cp＝320 J/kgK。 接頭與氣流間的熱對流係數（convective heat transfer coefficient）為 200 W/m2 ·K。 假設氣流溫度T∞ ＝100℃，熱電偶接頭起始溫度Ti ＝20℃，試求此一熱電偶量到 99℃的氣體溫度所需之時間。
#163365
⑴總熱傳係數（Overall heat transfer coefficient），
#163366
⑵熱交換器性能係數 （effectiveness of the heat exchanger，ε），
#163367
⑶傳遞單元數（Number of Transfer Unit， NTU）。（10 分）
#163368
⑶傳遞單位數（Number of transfer units, Ntu），⑷此冷凝器的熱傳面積。（此冷凝器之性能係數和傳遞單位數之關係 為 ε = 1- exp(-Ntu)）（20 分）
#176764
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