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熱工學
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106年 - 106 關務特種考試_三等_機械工程:熱工學#61294
> 申論題
題組內容
一、DDR 研究中心為確切掌握其新開發引擎內的燃料添加時機,擬對於該引擎進行停氣 比(cutoff ratio,r
C
)的計算。已知,在空氣標準狄則耳循環(air-standard Diesel cycle) 中,停氣比(r
C
)是輸入熱能(q
in
)、起始溫度(T
1
)、比熱(c
V
)以及某體積相關參數,r,之 函數,亦即 r
C
= f (q
in
, T
1
, c
V
, r)。請回答下列問題:
⑵說明參數 r 之物理意義。(5 分)
相關申論題
⑴列出推導本停氣比函數公式之關鍵基本假設。(10 分)
#244137
⑶推導此停氣比之函數公式。(10 分)
#244139
三、TBML 研究所擬分析空氣標準鄂圖循環(air-standard Otto cycle)的壓縮比對於引擎 排放熱能之影響。已知壓縮衝程的起始壓力為 0.1 MPa,溫度為 20℃,每個循環過程 傳遞至空氣的熱能是 2000 kJ/kg,而其淨功(wnet)則為 1250 kJ/kg。設空氣為理想氣體, 其定壓比熱及定容比熱分別為 1.005 kJ/kg.K 及 0.717 kJ/kg.K,請問該循環壓縮比為 何?(25 分)
#244141
四、NKS 公司對其新開發的一款以水與水蒸氣做為工作流體的密閉型設備進行實驗;為維 持運作時設備內之壓力為固定壓力,特別於其頂部設計一個面積為 10 mm2之蒸氣噴出 口。已知,該設備的操作壓力定在 150 kPa,而相應之飽和水及水蒸氣的特性係數則為 vf = 0.001053 m3 /kg、vg = 1.1594 m3 /kg、ug = 2519.2 kJ/kg 以及 hg = 2693.1 kJ/kg。實驗 之初,將 6 公升、溫度為 20℃的水注入該設備後即開始加熱,而結果顯示,在加熱 30 分鐘後,該設備內之水變成蒸氣後經由噴氣口逸出而減少了 0.5 公升。請問,在 計算逸出蒸氣所帶走之總熱能的時候,蒸氣動能部分往往被視為可忽略不計,請具 體計算動能之值並說明可忽略不計的原因為何。(25 分)
#244142
四、空氣進入一噴嘴,入口溫度 600 K、壓力 160 kPa、速度 50 m/s,出口壓力為 100 kPa。此噴嘴之等熵效率(isentropic efficiency)為 70%,求1.出口速度,2.出口溫度。(空氣之比熱 cp = 1.051 kJ/kg●K,比熱比 k = 1.376)(25 分)
#555837
三、一空氣標準狄則耳循環(Diesel cycle)之壓縮比為 20,壓縮前壓力 100 kPa、溫度為 300 K,吸熱過程後之溫度為 1800 K。假設比熱固定,cp = 1.005 kJ/kg●K,cv = 0.718 kJ/kg●K,求停氣比(cutoff ratio)、循環熱效率。(25 分)
#555836
二、某氣渦輪機使用二段等熵壓縮機,二段的壓力比相同,空氣為工作流體。空氣進入壓縮機時壓力 100 kPa、溫度 300 K,空氣離開壓縮機時壓力為 700 kPa。為使消耗功降低,在二段中間將空氣冷卻至 300 K,若空氣之流量為 0.1 kg/s,則此壓縮機需消耗多少功?假設比熱固定,cp = 1.005 kJ/kg●K, R = 0.287 kJ/kg●K。(25 分)
#555835
(二)若氣體壓力高,需考慮真實氣體效應。請說明任意兩種獲得真實氣體溫度、壓力、體積的方法。(15 分)
#555834
(一)當壓力很低時,氣體行為趨近理想氣體。如何判斷氣體的壓力夠低,可以使用理想氣體方程式?(10 分)
#555833
(四)何謂絕熱火焰溫度?如何調整?
#538441
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