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114年公務人員特種考試關務人員、身心障礙人員考試及
114年國 軍 上 校 以 上軍 官 轉 任 公 務人 員 考 試 試 題
考 試 別
：
關務人員考試
等 別
：
三等考試
類 科
：
機械工程（選試英文）
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。
代號
：
10840
頁次
：
3
－
1
一、如圖所示，有一氣渦輪機動力廠使用太陽熱能為熱源，此動力廠可視為一
布雷登循環（Braytoncycle），操作條件顯示於圖上。所有管路及熱交換器
皆可假設為無壓降，氣渦輪機之等熵效率為 0.8。請回答下列問題：
（每小題 10 分，共 20 分）
此循環之熱效率。
若輸出淨功率為 500 kW，所需空氣流量為何？
註：空氣之等壓比熱為 1.005 kJ/kg K，比熱比為 1.4。
壓縮機
太陽能儲槽
渦輪機
熱交換器
太陽能
排氣
1
S
olar
energy
T
4
=
1140 K
T2=520 K
P2=5 bar
A
ir
T1=310 K
P1=1 bar
T
3
=
760
K
Exhaust
1 bar
η
t
=
0.8
5
2
3
4
P
r
essurized
solar
storage
medium
Heat exchanger
Turbine
Compressor
1
代號：
10840
頁次：
3
－
2
二、有一理想超臨界郎肯循環（supercritical Rankine cycle），循環之最高壓力
為30 MPa，最低壓力為 10 kPa。汽渦輪機入口之溫度為 550℃，冷凝器出
口為飽和液態水。請回答下列問題：（每小題 5分，共 20 分）
繪出此循環之 P-v 及T-s 圖。
此循環之熱效率。
汽渦輪機出口水蒸汽之乾度。
超臨界郎肯循環有何優點及缺點？
註：
P = 30 MPa, T = 550℃, v = 0.010168 m3/kg, h = 3275.36 kJ/kg,
s = 6.0342 kJ/kg K.
P = 10 kPa 飽和狀態 T = 45.81℃, vf= 0.001010 m3/kg,
vg= 14.67355 m3/kg, hf= 191.81 kJ/kg, hg= 2584.63 kJ/kg,
sf= 0.6492 kJ/kg K, sg= 8.1501 kJ/kg K.
三、二級壓縮機具有一中間冷卻器（intercooler），空氣入口壓力為 100 kPa，溫
度為 290 K，最後之空氣壓力為 1.6 MPa。一級壓縮後之空氣經由中間冷
卻器將空氣降溫至極壓縮入口溫度。假設中間冷卻器無壓降且壓縮機為等
熵壓縮，請計算：
中間冷卻器操作壓力為 2 3 1 4
P P PP 時之壓縮功。（10 分）
繪出此壓縮過程之 P-v 及T-s 圖，並顯示二級壓縮相較於單級壓縮可節
省之功。（5分）
中間冷卻器帶走之熱量為何？（5分）
註：空氣之等壓比熱為 1.005 kJ/kg K。比熱比為 1.4。
代號：
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頁次：
3
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3
四、由煤炭氣化合成之甲醇可用來取代汽油用於內燃機，且可以設計為具有較
高之壓縮比。設有一汽油引擎，以甲醇為燃料，其壓縮比為 10，可以冷空
氣基準之奧圖循環（Otto cycle）近似。循環之加熱量為 1700 kJ/kg。壓縮
過程之開始狀態為 90 kPa，10℃。求此循環之：
最高壓力及溫度。（5分）
熱效率。（10 分）
平均有效壓力。（5分）
註：空氣之等壓比熱為 1.005 kJ/kg K。比熱比為 1.4。
五、請回答下列問題：
管流之壁面摩擦造成之壓降及溫升如何影響入出口熵之變化。（4分）
解釋風力發電的原理及其功率與風速間之關係。（4分）
當大氣被加熱時，請問相對濕度及絕對濕度如何變化？（4分）大氣被
冷卻至露點溫度以下時，相對濕度及絕對濕度如何變化？（4分）
何謂絕熱火焰溫度？如何調整？（4分）