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【站僕】摩檸Morning>試卷(2016/02/01)

熱力學題庫 下載題庫

104 年 - 104年高等三級暨普通考高考三級_農業機械#41220 

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【非選題】
1.
一、有一絕熱之密閉容器被一鎖住之可導熱活塞分割成 A 及 B 兩部分,每一部分皆裝有 空氣。A 部分之空氣壓力為 200 kPa,溫度為 300 K,體積為 1 m3。B 部分之空氣壓 力為 1 MPa,溫度為 1000 K,體積為 1 m3。當活塞的鎖開啟後,活塞可自由地移動, 且最終空氣達到一均勻溫度 TA=TB,請問此狀態下:(每小題 5 分,共 10 分)

【題組】 ⑴系統之溫度及壓力為何?


【非選題】
2.【題組】 ⑵ A 及 B 部分之空氣質量各為何? (給予數據:空氣氣體常數 0.287 kJ/kg·K,25°C 等壓比熱 1.004 kJ/kg·K)

【非選題】
3.
二、有一兩級壓縮機(two-stage compressor),將氮氣由 20°C,150 kPa,經第一級壓縮 機壓縮至 600 kPa,450 K。然後氮氣流經一中間冷卻器(Inter-cooler),其溫度降至 320 K 後,進入第二級壓縮機,將其壓力及溫度提升至 3000 kPa 及 530 K。 (每小題 10 分,共 20 分)

【題組】 ⑴請於 T-S 圖上表示此壓縮過程,並指出與單級壓縮比較時可節省之壓縮功。


【非選題】
4.【題組】 ⑵試求各級壓縮單位質量之可用能增量及可用能消滅量為何? (給予數據:氮氣氣體常數 0.2968 kJ/kg·K,25°C 等壓比熱 1.042 kJ/kg·K)

【非選題】
5.
三、由玉米發酵生產乙醇過程中,所剩下的固體廢棄物以一連續爐乾燥之。此乾燥過程 產生 15 kg/s 的潮濕空氣,其壓力為 1 atm,溫度為 90°C,相對濕度為 70%。此潮濕 空氣中含有一些揮發性有機化合物和顆粒。為除去這些有機氣體和顆粒,將此潮濕 空氣引入一熱氧化爐(Thermal Oxidizer)以天然氣燃燒加熱,使其溫度提升至 800°C。試求:(每小題 10 分,共 20 分)

【題組】 ⑴潮濕空氣中乾空氣及水蒸汽流量。


【非選題】
6.【題組】 ⑵由天然氣燃燒所提供之熱量。 (給予數據:空氣氣體常數 0.287 kJ/kg·K,25°C 等壓比熱 1.004 kJ/kg·K。水蒸汽 90°C 飽和壓力:70.14 kPa。水蒸汽焓:90°C:2663 kJ/kg·K,800°C:4159 kJ/kg·K)

【非選題】
7.
四、一汽油引擎在進氣口前具有小型增壓器(boost),因此引擎之進氣狀態為 125 kPa, 300 K。此引擎以米勒循環(Miller cycle)運轉。Miller cycle 為將 Otto cycle 之單一 等容排氣過程更改為一等容及一等壓過程之循環。若循環之壓縮比為 9,膨脹比為 12,最高溫度為 2000 K,試求此循環之:(每小題 5 分,共 15 分)

【題組】 ⑴最大壓力。


【非選題】
8.【題組】 ⑵由燃燒獲得之熱量。

【非選題】
9.【題組】 ⑶平均有效壓力(mean effective pressure, MEP)。 請以標準冷空氣假設(cold air-standard assumption)計算性質之變化。 (給予數據:空氣氣體常數 0.287 kJ/kg·K,25°C 等壓比熱 1.004 kJ/kg·K)

【非選題】
10.
五、將碳氫燃料(hydrocarbon fuels)經由重組反應(reform reaction)獲得氫氣,為提 供燃料電池所需燃料之一種方式。其中甲烷水蒸汽重組反應:CH4+H2O↔3H2+CO 為常見之重組產氫方式。以 1 kmole CH4 及 1 kmole H2O 進行重組反應,在 800 K 及 100 kPa 進行重組反應時,產物為 CH4,H2O,H2 及 CO 之混合物。請問: (每小題 5 分,共 15 分)

【題組】 ⑴在平衡反應時各產物組成氣體之莫耳分率各為何?800 K 時反應平衡常數為 K=0.0237。


【非選題】
11.【題組】 ⑵如⑴,但反應壓力增為 200 kPa 時,各產物組成氣體之莫耳分率各為何?

【非選題】
12.【題組】 ⑶反應壓力提高對重組反應之影響為何?

【非選題】
13.
六、

【題組】⑴說明卡諾循環(熱機)及逆卡諾循環(冷凍機)以水蒸汽及 R134a 冷媒為工作流 體時遭遇之困難。(10 分)


【非選題】
14.【題組】 ⑵如何移除或改善⑴中熱機及冷凍機遭遇之困難?(10 分)

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