103年公務人員特種考試關務人員三等考試_熱工學
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1.
TKX公司為節能減碳，新採購一套二階段空調系統。該空調系統，在第一階 段中，將室外溫度為 5°C、濕度為百分之 15的空氣先行加熱至 20°C後，再 進入第二階段，以蒸氣噴入方式提升濕度。最終進入室內的空氣溫度為 22°C，其濕度則達到百分之 50，而整個過程中，其壓力值一直維持在 100 kPa。已知，空氣置換率為每小時 2700 m3，空氣等壓比熱值為 1.005 kJ/kg． K，氣體常數值為 0.287 kPa．m3/kg．K。水在 5°C、20°C與 22°C時的飽和 壓力值與飽和蒸氣焓值分別為 0.8725 kPa、2.3392 kPa、2.6786 kPa 與 2510.1 kJ/kg、2537.4 kJ/kg、2541.0 kJ/kg。請問：
(一) 在第一階段中，每分鐘之熱傳遞量為何？（15分）
(二) 在第二階段中，每小時所加入水的質量為何？（10分）
題型：計算題
難易度：尚未記錄
2.
SHG 研發中心擬進行實驗以提升渦輪機的效率。實 驗中，將氦氣、氧氣與二氧化碳以 30：5：65的質量 比例進行混和，再將原本壓力值為 1200 kPa、溫度為 527°C的混合氣體注入絕熱的渦輪機中，並使氣體穩 定的膨脹；當氣體排出時，其壓力值降為 150 kPa， 詳如下圖所示。已知，氣體膨脹過程中，渦輪的等熵 效率值為 0.85；在室溫為 27°C時，氦氣、氧氣與二 氧化碳的氣體常數值與等壓比熱值分別為 2.0769 kPa．m3/kg．K、0.2598 kPa．m3/kg．K、0.1889 kPa．m3/kg．K 與 5.1926 kJ/kg．K、0.918 kJ/kg． K、0.846 kJ/kg．K。請問：
(一) 單位質量的該混合氣體所輸出的功為何？（15分）
(二) 過程前後，該混合氣體之熵值變化為何？（10分）
題型：計算題
難易度：尚未記錄
3.
XMD所設計、跨距為 10 m的橫式中空半圓筒型窯烤爐，專門用來加熱各式 長形金屬。其運作溫度為 800°C，操作方式是將被加熱物由烤爐左方進入、 由右方移出，移動速度為每小時 600 m。現欲加熱一直徑為 2 cm的超長銅棒 至 500°C。已知銅棒初始表面溫度為 25°C，銅的密度為 8900 kg/m3
，銅的等 壓比熱值為 0.38 kJ/kg．K。請問，該烤爐每秒對銅棒傳遞的熱量為何？（20 分）
題型：計算題
難易度：尚未記錄
4.
YBF蒸氣發電系統以理想狀態之郎肯循環(Rankine cycle)進行運作，詳如下圖 所示。已知，為蒸氣加熱的爐管之溫度維持在 627°C，系統週邊的空氣溫度 為 27°C；本循環的熱效率為 0.3，單位質量之蒸氣的熱能輸入量為 3000 kJ， 請問，本循環中
(一) 單位質量之蒸氣的熱能輸出量為何？（10分）
(二) 整體可用能毀滅值（exergy destruction）為何？（10分）
(三) 第二定律效率（the second-law efficiency）為何？（10分）
題型：計算題
難易度：尚未記錄
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