1 0 7 年 公 務 人 員 特 種 考 試 關 務 人 員 、 身 心 障 礙 人 員 考 試 及 1 0 7 年 國 軍 上 校 以 上 軍 官 轉 任 公 務 人 員 考 試 試 題
代號:10340
全一頁
考 試 別: 關務人員考試 等 別: 三等考試 類 科: 機械工程 科 目: 熱工學
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。
(請接背面)
一、利用 T-s 圖,分別繪出卡諾循環(Carnot Cycle)和理想朗肯循環(Ideal Rankine Cycle), 說明組成各循環的熱力過程,並回答下列問題:
比較上述兩個熱力循環,何者熱效率高?請說明原因。(10 分)
提出兩種方法來提升理想朗肯循環的熱效率,請利用 T-s 圖來說明熱效率增加的原 因。(10 分)
使用超臨界鍋爐(Supercritical Boiler)或超超臨界鍋爐(Ultra-Supercritical Boiler)
的朗肯循環為何比較節能,且能減少二氧化碳排放?請說明原因。(5 分)
二、考慮一理想鄂圖循環(Ideal Otto Cycle),以空氣為工作介質,若已知壓縮過程的起 始溫度(T
1
)、壓力(P1
)和比容(v1
),以及入熱量(qin
)和壓縮比(r, Compression Ratio), 請繪出 T-s 圖,並推導出此一循環的最高溫度和壓力的計算式。假設空氣為理想氣體,其相關常數分別可表為 C
po
,Cvo
,R,k。(25 分)三、考慮一理想布雷登循環(Ideal Brayton Cycle),以空氣為工作介質,此一循環的最高 溫度和最低溫度分別為 1300 K 和 300 K,壓縮機和渦輪機效率分別為 83%和 87%,
壓力比(Pressure Ratio)為 10。請計算此一循環的渦輪機出口溫度、淨輸出功和熱 效 率 。 假 設 空 氣 為 理 想 氣 體 , C
po
= 1.005 kJ/kg K , Cvo
= 0.718 kJ/kg K ,R = 0.287 kJ/kg K,k = 1.4。
(25 分)四、天然瓦斯(組成包含 72%甲烷、9%氫氣、14%氮氣、2%氧氣和 3%二氧化碳)和空 氣(相對濕度 80%)在 20℃,1 大氣壓狀態下,以化學計量比(Stoichiometric Ratio)
混合燃燒。維持 1 大氣壓完全燃燒後,請計算燃燒產物中的水蒸氣分壓。已知 20℃
水的飽和蒸氣壓為 2.339 kPa。(25 分)