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【站僕】摩檸Morning>試卷(2018/12/20)

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107 年 - 107 地特三等 熱力學#73597 

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【非選題】
1.

一、有一空氣噴流以 200 m/s、25℃、100 kPa 之狀態吹向一壁面,形成一駐 點流(stagnation-point flow)。假設此噴流為一可逆絕熱流場,利用可用 能及第二定律之相關方程式求出駐點(stagnation point)之溫度及壓力。 空氣等壓比熱為 1.004 kJ/kgK,比熱比為 1.4。(20 分)5c1add3a94e3a.jpg



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【非選題】
2.
二、如圖所示,一理想有機郎良肯循環(Organic Rankine Cycle, ORC)使用 地熱水為熱源,並利用一熱交換器進行熱交換。若狀態 5 為 500 kPa 之 飽和液態水,狀態 6 之溫度為 90℃。ORC 之工作流體為異丁烷 (iso-butane),其狀態及性質如下: 
(i)P1 = 400 kPa,飽和液態,vf = 0.001835 m3 /kg,hf = -327.2 kJ/kg。 
(ii)P2 = P3 = 3.0 MPa,h3 = 153.6 kJ/kg,s3 = 0.0927 kJ/kgK。 
(iii)P4 = 400 kPa,h4 = 74.1 kJ/kg,sf = -1.193 kJ/kgK,sg = -0.121 kJ/kgK。 
地熱水之狀態如下: 飽和液態水500 kPa:hf = 640.21 kJ/kg;飽和液態水90℃:hf = 376.9 kJ/kg。 
求:(每小題 5 分,共 20 分)5c1add9456e51.jpg

【題組】 ⑴地熱水與 ORC 工作流體流量比。


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水月萍 (2020/10/28):

1. 1 ->2  計算h2

q12-w12 = h2 - h1   (q12=0 

h2=h1 + v1(P2-P1) =-327.2+0.001835(3000-400)=-322.43 (kJ/kg)

2. qH

qH = h3 - h2 =153.6 - (-322.43)= 476.03 (kJ/kg)

3.地熱水提供的熱量

qw = 640.21-376.9 = 263.31

M水 * 263.31 = MORC * 476.03  M水 : MORC = 1.8 : 1 (流量比)

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【非選題】
3.【題組】⑵渦輪機(turbine)出口異丁烷乾度。

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水月萍 (2020/10/28):

從結論來說個人覺得題目有問題 也許是我錯了 看有沒有人能討論一下qq

s3 = s4 =0.0927

s4 = s4f + x4(s4g-s4f) = 0.0927 = -1.193 + x4(-0.121 - (-1.193))

x4=1.199

但乾度不應該大於1

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【非選題】
4.【題組】⑶淨功量及 ORC 循環效率。

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【非選題】
5.【題組】⑷於 T-S 圖上顯示此循環。 

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【非選題】
6.
三、有一汽油引擎以鄂圖循環(Otto cycle)運轉,其最低溫度及壓力分別為 290 K 及 150 kPa。此循環最高溫度為 2400 K,燃燒輸入之熱量為 1200 kJ/kg。[空氣等容比熱= 0.717 kJ/kgK,比熱比= 1.4。]

【題組】 ⑴求此循環之壓縮比及平均有效壓力。(10 分)


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水月萍 (2020/10/28):

1.壓縮比 =(v1/v2)=r

R=0.287

150v1=0.287*290   v1=0.55

qH=1200 = Cv(T3-T2) = 0.717(2400-T2)  T2=726.36 (K)

T2/T1 = (r)^0.4    >>  r = 9.88


2.MEP = (wout.net/v1-v2)

0.55/v2 = 9.88  v2=0.055

qL=Cv(T4-T1)


T3/T4= (v4/v3)^0.4

v4=v1

v3=v2

T3/T4 = (v1/v2)^0.4   >>  2.5 = 2400/T4  T4=960 (K)

qL=0.717(960-290)=480.39

wout.net = qH-qL =1200-480.39=719.61


MEP=719.61/(0.55-0.055) = 1453.76 (kpa )

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【非選題】
7.【題組】⑵若此循環用於排氣量2.4 L,以1800 rpm運轉之引擎,其輸出功率為何? (10 分)

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水月萍 (2020/10/28):

PV=mRT

m=P1V/RT1 = 150*(2.4*10^3)/0.287(290)=0.0043 kg

Wout.net =719.61*0.0043= 3.094 KJ

輸出功率 = (1800/60)*3.094=92.83 (KW)

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【非選題】
8.
四、有一衣服烘乾機排出之濕空氣,其溫度為 40℃,相對溼度為 80%。此濕 空氣以一導管送至屋頂排至大氣。由於輸送過程之散熱,濕空氣在導管 出口之溫度降為 25℃,且濕空氣為飽和狀態。
[給予數據: 
(i)空氣等壓比熱為 1.004 kJ/kgK。 
(ii)水 25℃:Psat = 3.169 kPa,hf = 104.87 kJ/kg,hg = 2547.17 kJ/kg。 
(iii)水 40℃:Psat = 7.384 kPa,hf = 167.54 kJ/kg,hg = 2574.3 kJ/kg。]

【題組】 ⑴如何判別導管出口之濕空氣為飽和狀態?(5 分)


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【非選題】
9.【題組】⑵求此濕空氣離開烘乾機以及導管出口處之絕對溼度。(5 分)

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【非選題】
10.【題組】⑶排氣過程之散熱量及排水量。(10 分) 

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【非選題】
11.五、有一生質物(biomass)進入一觸媒反應器,轉化為可供鍋爐加熱使用之 燃料氣體。此燃料氣體含有體積百分比 50%甲烷、45%二氧化碳、以及 5%氫氣。求此燃料氣體之單位體積低熱值(lower heating value, LHV) 及高熱值(higher heating value, HHV)。(20 分)
 [給予數據: 
CH4形成焓(enthalpy of formation)= -74873 kJ/kmol 
CO2形成焓= -393522 kJ/kmol 
氣態水形成焓= -241826 kJ/kmol 
25℃水蒸發潛熱= 43998 kJ/kmol]


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Rd K 國二上 (2020/10/22)
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107 年 - 107 地特三等 熱力學#73597-阿摩線上測驗

107 年 - 107 地特三等 熱力學#73597