經濟部所屬事業機構 102 年新進職員甄試試題

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熱 力 學 與 熱 機 學 、 流 體 力 學 與 流 體 機 械 第 1 頁,共 2 頁 【請翻頁繼續作答】

經濟部所屬事業機構 102 年新進職員甄試試題

類 別 : 機 械 節 次 : 第 三 節 科 目 : 1 . 熱 力 學 與 熱 機 學 2 . 流 體 力 學 與 流 體 機 械

注 意 事 項

1.本試題共 2 頁(A4 紙 1 張)。

2.可使用本甄試簡章規定之電子計算器。

3.本試題分 6 大題,每題配分於題目後標明,共 100 分。須用藍、黑色鋼筆或原子筆在答 案卷指定範圍內作答,不提供額外之答案卷,作答時須論述或詳列解答過程,於本試題 或其他紙張作答者不予計分。

4.本試題採雙面印刷,請注意正、背面試題。

5.考試結束前離場者,試題須隨答案卷繳回,俟該節考試結束後,始得至原試場索取。

6.考試時間:120 分鐘。

一、有一運轉於高、低溫熱儲溫度分別為 T

H

(高溫熱儲溫度)= 400°K 及 T

C

(低溫熱儲溫度

)= 300°K 之冷凍循環(Refrigeration cycle),其自低溫熱儲(Cold reservoir)吸收之熱 量為Q

C

,排熱到高溫熱儲(hot reservoir)之熱量為 Q

H

,請依下列情形說明並研判此循環 為可逆、不可逆或不可能發生。

(一) Q

C

= 1000kJ,Q

H

= 1500 kJ(5 分)

(二) Q

C

= 1000 kJ,W

cycle

= 250 kJ(5 分)

(三) Q

H

= 1500 kJ,W

cycle

= 250 kJ(5 分)

二、有兩個鋼槽(A、B)經一閥門連接,其中 A 槽含有 0.3 m

3

、500 kPa 及 80 %乾度之飽和 水,B 槽含有 0.5 m

3

、300 kPa 及 350°C 之過熱水蒸汽。現閥門打開而使 A、B 槽達相同狀 態,並最終使該系統與外界達熱平衡,外界溫度為 30°C,求最終狀態時:

(一)槽內之壓力(kPa)(5 分)

(二)此過程之熱傳出量(kJ)(10 分)(本小題計算至整數,以下四捨五入)

飽和水-水蒸氣(壓力表)

比容ν(m

3

/kg) 比內能u(kJ/kg) 比焓h(kJ /kg)

壓力

(kPa)

飽和溫度

(°C) ν

f

ν

g

u

f

u

g

h

f

h

g

4.246 30 0.001004 32.89 125.78 2416.6 125.79 2556.3 400 143.63 0.001084 0.4625 604.31 2553.6 604.74 2738.6 500 151.86 0.001093 0.3749 639.68 2561.2 640.23 2748.7

過熱水蒸汽

0.3MPa(飽和溫度 133.55°C)

飽和溫度(°C) 比容ν(m

3

/kg) 比內能u(kJ/kg) 比焓h(kJ /kg)

300 0.8753 2806.7 3069.3 400 1.0315 2965.6 3275.0

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熱 力 學 與 熱 機 學 、 流 體 力 學 與 流 體 機 械 第 2 頁,共 2 頁

三、一空氣標準狄賽爾循環(Air-Standard Diesel Cycle)引擎,壓縮比為 17,等壓加熱過程熱傳 量為 1700 kJ/kg,壓縮過程起始壓力為 100kPa,起始溫度為 20°C,空氣之定壓比熱 Cp為 1.005 kJ/kg°K,氣體常數 R= 0.287 kJ/kg°K,空氣標準狄賽爾循環 P-V 圖如下【圖 1】,

試求:[ 提示:(17)0.4=3.1058;(0.168)0.4=0.49] (一)此循環之熱效率(%)(5 分)

(二)平均有效壓力(kPa) [Mean Effective Pressure,MEP。MEP=(淨輸出功/壓縮過程體積 變化量)] (5 分)

(三)若氣缸容積為 4 公升,該四衝程引擎轉速為 1500rpm,求該引擎輸出功率(kW)

(10 分)

(本大題計算至小數點後第1 位,以下四捨五入)

四、如上【圖 2】所示之 U 型管加速度計量器,其內液體之比重為 3,將此加速度計量器裝於汽

車內進行實驗,測得計量器兩垂直管內之液體高度相差8 cm,試求此汽車之加速度(m/sec

2

)。(15 分)(計算至小數點後第 1 位,以下四捨五入)

五、有一直徑為 1.8 m 之油桶(如上【圖 3】所示)。油從桶側之噴口排出,假設桶內上端空 氣壓力保持一定,假設不計所有摩擦水頭損失,試計算將油表面降低60 cm 所需之時間(

秒)(15 分)。(油之比重為 0.75、水銀比重為 13.6)

(計算至小數點後第1 位,以下四捨五入)

六、有一水力發電廠儲水池水面到放水面之高度總落差 H =160 m,其帕爾登水輪機流量為 2 m

3

/sec,若中途之各項損失水頭只考慮管路摩擦損失ΔH(管摩擦係數 f =0.03),其他損失 均不計,試求

(一) 假若導水管長度為 3000 m,管路效率(管路效率η

p

=(H-ΔH)/H)為 81.5 %,求 導水管直徑(m)。(15 分)

(二) 水輪機理論輸出功率 L

th

(kW)(5 分)

(本大題計算至小數點後第1 位,以下四捨五入)

數據

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參考文獻

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