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熱工學
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101年 - 101 關務特種考試_三等_機械工程：熱工學#42138
> 申論題
四、蒸汽動力廠（steam power plant）經常採用汽電共生（cogeneration）系統來提升能 源使用效率。何謂汽電共生？請繪出整體組件配置和工作流體循環路徑的示意圖， 並利用 T-s 圖來配合說明。請列出汽電共生的能源使用效率表示式，與朗肯循環 （Rankine cycle）熱效率比較，說明其優越性。（25 分）
相關申論題
一、當系統處於平衡狀態時，系統內物質的那些物理量須維持定值，藉以用來判斷系統分 別處於(a)機械平衡（mechanical equilibrium）狀態、(b)熱平衡（thermal equilibrium） 狀態、(c)熱力平衡（thermodynamic equilibrium）狀態、(d)化學平衡（chemical equilibrium）狀態、或(e)相平衡（phase equilibrium）狀態。再進一步說明上述平衡 狀態下系統內物質的微觀行為。（25 分）
#132105
二、考慮一高壓氣瓶供應高壓氮氣來驅動氣渦輪機（gas turbine）作功發電。高壓氣瓶內 氮氣的起始狀態為壓力 5000 kPa，氮氣經由調壓閥控制，進入氣渦輪機的壓力維持 在 505 kPa，離開氣渦輪機時壓力降為 101 kPa。如果高壓氣瓶在供氣過程中維持等 溫（氮氣溫度 20℃），壓力從起始值 5000 kPa一直壓降到 505 kPa，而氣渦輪機在 絕熱狀態下操作且效率達 100%，請計算氣渦輪機輸出功率達 36000 kJ時所需的高 壓氣瓶體積。（假設氮氣為理想氣體，cp = 1.0380 kJ/kg K，cv = 0.7412 kJ/kg K） （25 分）
#132106
三、飛機的燃氣渦輪引擎通常由擴散器（diffuser）（假設從狀態 到狀態 ）、壓縮機 （compressor）（假設從狀態 到狀態 ）、燃燒腔（combustor）（假設從狀態 到狀態 ）、渦輪機（turbine）（假設從狀態 到狀態 ）和噴嘴（nozzle）（假設 從狀態 到狀態 ）等五個組件所組成。從進入擴散器的冷空氣（狀態 ）開始， 一直到排出噴嘴的廢氣（狀態 ），請說明各組件內氣體的熱力特性與組成變化， 以及對應的能量轉換。燃氣渦輪引擎的能量轉換可以何種空氣標準（air standard） 熱力循環來說明，請利用 T-s 圖和 P-v 圖輔助說明各個過程的熱力特性變化。 （25 分）
#132107
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
(三)當大氣被加熱時，請問相對濕度及絕對濕度如何變化？大氣被冷卻至露點溫度以下時，相對濕度及絕對濕度如何變化？
#538440
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