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熱力學與熱傳學
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103年 - 103 專技高考_冷凍空調工程技師:熱力學與熱傳學#36172
> 申論題
題組內容
一、100 kPa 與 17℃的空氣以流率 150 m
3
/min 流過一個 15 kW 電熱器而被加熱,加熱過 程則有 200 W 熱損失。已知空氣的定壓比熱 cp為 1.005 kPa.m
3
/kg.K,比熱比則 為 1.40。
⑴試求空氣離開電熱器時的溫度。(15 分)
相關申論題
⑵試從熱力學第二定律的觀點討論使用此電熱器或改用熱泵的相對優缺點。(10 分)
#99338
⑴試求由於熱傳遞所造成的可用能(Exergy)損失量。(15 分)
#99339
⑵若將氣體 A 與 B 分別做為卡諾熱機 C 與 D 之熱源,且卡諾熱機 C 與 D 的排熱溫 度均為 25℃,試求熱機 C 與 D 的熱效率,並討論此熱效率差異及其與可用能損 失之間的關係。(10 分)
#99340
⑴紐塞數(Nusselt number)。(10 分)
#99341
⑵葛拉秀夫數(Grashof number)。(10 分)
#99342
⑴試從下列兩式中選擇一合適者計算整塊平板每單位寬度的熱傳遞率。(20 分) Nu = 0.664 ReL 0.5Pr1/3 Nu = 0.037 ReL 0.8Pr1/3
#99343
⑵請說明若以另一式計算會有何種結果及其不適用原因。(10 分)
#99344
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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