高普考題庫
94 年 094年公務人員高等考試三級考試暨普通考試第二試

工程熱力學

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1一活塞缸容器內有15 kg 之空氣由電阻式加熱器(如圖一所示)自25oC加熱至77oC。在這加熱過程中,活塞缸容器內之壓力保持在定值 200kPa 且全部之熱損失(heat loss)為5 kJ。請計算需提供多少電能(kWh)?假設空氣的等壓比熱值為定C1.005kJ20值,為⋅。( 分)pkg KAIRP = const.WeQ圖一
申論 2熱蒸汽流入一冷凝器,其質量流率m&為20,000 kg,乾度(quality)x = 0.9,壓力維sh持在20 kPa。冷凝水由鄰近的湖泊抽取,以循環方式進出冷凝器,見圖二。為避免熱污染,冷凝器出口水溫只容許升高5oC。若熱蒸汽離開冷凝器時為飽和液體,且壓力20 kPam& 10m仍維持在,請計算所需之冷凝水質量流率 。若冷凝水流速為,密度wskg為1000,請求出冷凝器有效管徑(假設為圓管)。(冷凝水的比熱Cm3p =.418kJ20kPah= 2514.kJ h = 23583.kJ 25⋅,熱蒸汽在時, ,)( 分)kgKf kgfgkgm = 20,000 kg/hsP = 20 kPax = 0.9SteamWaterTT+ 5℃P4 = 20 kPa圖二Sat. liquid科 別: 核子工程科 目: 工程熱力學
申論 3考慮一理想的奧圖循環(Otto cycle),其壓縮比為8。在壓縮過程起始時,空氣(假95 kPa27750kJ設為理想氣體)的壓力及溫度為,℃。而在等容加熱過程時,則有kgC = .1005kJC = .0718kJ的熱能傳給空氣。假設其比熱均為常數, ⋅, ⋅,請pkgKvkgK計算在等容加熱過程終止時之壓力及溫度,此循環的淨輸出功(net work output)及其熱效率。(25 分)
申論 4一活塞缸容器起初內含5.0m3之氦氣,其壓力及溫度為150 kPa,20℃。若經多變壓縮過程(polytropic compression process, PV n = C)至壓力及溫度為400 kPa,140℃,見圖三。請計算氦氣的entropy變化(∆S)及環境(surroundings)的entropy變化sys(∆S),並判斷此過程為可逆、不可逆或是一個不可能的過程。(30 分)
申論 5surr(環境溫度T = 20℃,氦氣可視為理想氣體,其平均等壓比熱及氣體常數為 Csurrp,ave= .51926kJ , R=.20769kJ⋅⋅)。kgKkgKHELIUMHeat0.5 m3PV n = const.圖三