108年 - 108 關務特種考試_三等_機械工程：熱工學#75740

試卷資訊

所屬科目：熱工學

選擇題 (0)

申論題 (5)

一、AVH 公司設計的一款熱效率達 30%的汽車引擎，除了提供動力給汽車與車上其他設備之外，尚需驅動空調系統。在一個炎熱的夏天，空調將 45℃ 的室外空氣吸入並冷卻至 10℃，再以 3 kW 的輸入功率送入冷氣管。已知該空調效率達到卡諾冷凍機單元的八成，請計算該空調可提供的冷空氣流率。（20 分）

二、考慮環保因素，PTG 公司以其 YHC 型壓縮機（等熵效率為 80%）取代舊型壓縮機（等熵效率為 70%）。當空氣進入汽車引擎內的輪機充電器之 YHC 型壓縮機時，狀態為 100 kPa、40℃，離開時的壓力是 200 kPa，如圖一。在進入引擎前，以內部冷卻器將空氣溫度下降 60℃。請問使用 YHC 型壓縮機與舊型壓縮機的壓縮-冷卻過程的不可逆性（the irreversibility of the compression-cooling process）之差為何？（20 分）

三、CRK 公司使用 A 流體取代水做為採用朗肯循環之渦輪機的運作流體，並宣稱使用該流體後，渦輪機循環效率（cycle efficiency）將可達 30%以上。運作時，壓力為 5 MPa、流體過熱至 600℃（焓值為 3800 kJ/kg；熵值為 7.0 kJ/kg．K）；而其冷凝器操作溫度則為 150℃。假設所有元件除了渦輪機之外都是理想的，而且渦輪機出口蒸汽的狀態為 200 kPa、150℃的飽和蒸汽（比容為 0.0015 m³/kg；液態焓與氣態焓之值分別為 400 kJ/kg 與 2600 kJ/kg；液態熵與氣態熵之值分別為 1.5 kJ/kg．K 與 7.5 kJ/kg．K）。請問該公司的宣稱是真的嗎？（20 分）

四、ATP 擬發展一新型空氣冷凍循環系統，如圖二。該冷凍循環系統設定之性能係數（COP）為 0.45，且其壓縮機與膨脹器均具備相同之等熵效率。在這個循環中，低壓是100 kPa，高壓是2.0 MPa，而且使用的是固定壓力的熱交換器。相關溫度是 T₁= T₃ = 10℃和 T₄ = T₆= -60℃。試計算此冷凍循環的壓縮機與膨脹器之等熵效率。（20 分）

五、為迎合工業設計美化風潮，同向流動、並流式交換器的兩條管線相互緊緊交纏，捲成麻花形狀。在入口端，第一條管線流入的是 0.5 kg/s、溫度為 250℃ 的空氣，另一條管線流入的則是 2.5 kg/s、溫度為 25℃的空氣。此交換器交纏的兩條管線繞行整個廠區周邊達 10000 公尺，請問兩條管線出口空氣之溫度（℃）各是多少？（20 分）