108年公務人員高等考試三級考試試題
類 科：農業機械、機械工程 科 目：熱力學
考試時間： 2 小時 座號：
※注意： 可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：24920 26320 頁次：2－1
一、假設一燃氣渦輪機在穩態下操作，有一進口及一出口（分別以右下註標 1 及 2 表示），燃氣視為理想氣體，質量流率
m
=0.36s
kg ，出口溫度及 壓力為
T 2 =396K、P 2 = 2.3bar，速度
ms
2
= 29V
，分子量M
= 29，若進 口溫度T 1 = 2150K，壓力P 1 =37 bar，速度
ms
1
=68V
，若由此渦輪機散熱至外界的熱傳率
Q
為 78 kW；此燃氣定壓比熱（C P
）及通用氣體常數（ universal gas constant ）
R
的 關 係 式 為T T 2 R
C p
γ β
α + +
=
， 式 中67 .
=3
α
、β
= −1.21×10− 3
，γ
=2.32×10− 6
，T 為燃氣溫度，單位 K。試 求經過此過程之：（每小題 10 分，共 20 分）比焓變化量，即
h 2− ，單位h 1 kJkg。
作功率
W
，單位 kW。二、若空氣當作理想氣體，分子量
M = 28 . 97
，若由溫度及壓力T 1 =315K， bar
2 .
1
=1P
經一多變過程（polytropic process）至P 2 =36bar，若比熱比
（specific heat ratio）
k = 1 . 4
，等容比熱（specific heat under constant volume）) K kg kJ( 82 .
0 ⋅
v
=C
，試求經過此過程後之：（每小題 10 分，共 20 分）
溫度
T ，單位 K。 2
每單位質量空氣之熵變化量，即求
S
(T 2, P 2)−S
(T 1, P 1)，單位
S
(T 1, P 1)，單位
) K kg kJ(
⋅ 。 三、請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 20 分）
節流過程（throttling process）
可逆過程
Kelvin-Planck statement
熱輻射（thermal radiation）
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四、若 一 動 力 循 環 （ power cycle ）， 在 高 溫
T H =1560 ℃ 下 輸 入 熱 量 kJ
=917
Q H ，在低溫T C = 236
℃下輸出熱量 385 kJ，試求此動力循環之：
（每小題 10 分，共 20 分）
熱效率
η
。理論最大熱效率
η max。
五、假設一穩態操作下的齒輪箱，由輸入端輸入功率 76 kW，經過齒輪組的 摩擦產生熱量，並由熱對流的方式由齒輪箱表面（假設齒輪箱的表面積
m
2
8 . 0
A = ，表面溫度
T b = 381 K
）散熱至外面的空氣（假設空氣溫度 K=305
T f ），熱對流係數
K m 15 kW
.
0 2
= ⋅
h
，試計算：（每小題 10 分，共 20 分）
經由熱對流的熱傳率
Q ，單位 kW。 h
齒輪箱輸出軸端的輸出功率
