【站僕】摩檸Morning>試卷(2019/12/18)

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108 年 - 108 地方特考_機械工程_三等:熱力學#81293 

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【非選題】
1.

一、一純物質(例如水)之飽和水氣的 P-V(壓力-體積)示意圖如下所示, 請分別依據下圖畫出下列三個過程中的路徑圖。5df997ad00311.jpg


【題組】(一)在常溫下,該物質由壓縮液體(compressed liquid)轉變為過熱蒸氣 (superheated vapor)之過程。(5 分)


【非選題】
2.【題組】(二)在一鋼瓶中,將其中的飽和蒸氣(saturated vapor)加熱之過程。(5 分)

【非選題】
3.【題組】(三)由過熱蒸氣以等溫壓縮成飽和液體(saturated liquid)之過程。(5 分)

【非選題】
4.
二、一氣體之狀態方程式為 P(ν-a) = RT,其中 P 為壓力,ν 為比體積,T 為 溫度,R 為氣體常數,a 為常數。

【題組】(一)當等容比熱(Cν)為常數時,證明等壓比熱(Cp)亦為常數。(10 分)


【非選題】
5.【題組】(二)當過程為可逆絕熱(reversible adiabatic)狀況時,證明此氣體亦遵 循 P(ν-a) k = Constant(常數),其中 k 為比熱比(ratio of specific heat= Cp /Cν)。(10 分)

【非選題】
6.
三、在一體積為 0.1 m3 汽缸中,置有氫氣(分子量 = 2.016 kg/kmol),假設 其為理想氣體且其比熱比 k(ratio of specific heat = Cp /Cν)為 1.41。該氫 氣的起始狀態為 1 大氣壓(= 101.35 kPa)、30℃。經一活塞以等熵過程 壓縮後,壓力為 20 大氣壓。通用氣體常數(Universal gas constant; Ru) 為 8.314 kJ/kmol·K,求:

【題組】(一)氫氣的質量。(5 分)


【非選題】
7.【題組】(二)氫氣所做的功。(10 分) 

【非選題】
8.

四、下圖係一結合布雷登循環(Brayton cycle)的氣渦輪機(Gas Turbine Engine)和蒸汽渦輪機的發電廠循環。在氣體循環的工作流體假設為理 想空氣(其相關性質可見表一、表二、表三;或者可使用定壓比熱 Cp = 1.005 kJ/kg、氣體常數 R = 0.287 kJ/kg·K),空氣在壓縮機入口的壓 力為 100 kPa,溫度為 25℃,壓縮機的壓縮比為 14,其等熵效率為 87%; 燃燒器提供 60 MW 的熱量;氣渦輪機的入口溫度為 1,250℃,出口壓力 為 100 kPa,其等熵效率為 87%;而此氣體循環在熱交換器的出口溫度 為 200℃。在蒸汽循環的工作流體為水,在水泵入口為 10 kPa 的飽和水 (saturated liquid),出口壓力為 12.5 MPa,其等熵效率為 85%;蒸汽渦 輪機入口溫度為 500℃且等熵效率為 87%。根據下列表所給予之數據,求:5df997eb9f45a.jpg

5df997fa1ae2e.jpg


【題組】(一)在氣體循環工作流體的質量流率。(15 分)


【非選題】
9.【題組】(二)在蒸汽循環工作流體的質量流率。(15 分)

【非選題】
10.【題組】(三)此電廠循環的熱效率。(10 分) 

【非選題】
11.

五、如下圖所示,一熱機從溫度 1000 K 的熱儲(energy reservoir)中獲得 325 kJ 的熱量,其散熱 125 kJ 至溫度 400 K 的熱沉(energy sink),因此 經一循環後,該機可輸出 200 kJ 的功。請判定該循環是可逆、不可逆或 不可能?並說明原因。(10 分)5df9981725180.jpg



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