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106年公務、關務人員升官等考試、106年交通
事業鐵路、公路、港務人員升資考試試題 代號：25860 全一頁
等級： 薦任
類科（別）： 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。
本科目得以本國文字或英文作答。
（請接背面）
一、空氣以 1000 kPa，400 K 之狀態進入一阻流閥（throttling valve），流出時之壓力為
100 kPa。假設環境溫度為 25°C，試求此過程之可逆功（reversible work）及不可逆性
（irreversibility）。（20 分）
給予數據：空氣等壓比熱：Cp0=1.004 kJ/kgK，氣體常數：0.287 kJ/kgK。
二、有一太陽能動力廠以理想郎肯循環（Rankine cycle）運轉。飽和水蒸汽離開太陽能集
熱器之壓力為 1500 kPa，而冷凝器之壓力為 15 kPa。試求此循環之熱效率。此循環
之主要缺點為何？如何改善？（20 分）
給予數據：飽和水性質
壓力 飽和溫度
（°C） 液態水比容
vf（m3/kg）水蒸汽比容
vg（m3/kg）液態水焓
hf（kJ/kg） 水蒸汽焓
hg（kJ/kg）液態水熵
sf
（kJ/kgK）水蒸汽熵
sg
（kJ/kgK）
15 kPa 53.97 0.001014 10.0218 225.91 2599.06 0.7548 8.0084
1500 kPa 198.32 0.001154 0.13177 844.87 2792.15 2.3150 6.4448
三、有一四衝程 4.2 L 汽油引擎以 2000 RPM 運轉。引擎入口狀態為 85 kPa，280 K，燃燒
過後之溫度為 2000 K，而循環之最高壓力為 5 MPa。以冷空氣標準假設（cold-air
standard assumption）求此引擎之壓縮比，循環效率以及功率輸出。（20 分）
給予數據：空氣等壓比熱：Cp0=1.004 kJ/kgK，氣體常數：0.287 kJ/kgK。
四、壓力為 100 kPa，溫度為 10°C，總流量為 1 kg/s 之飽和大氣（相對濕度 100%）流經
一熱交換器被加熱，其出口溫度為 25°C。請問大氣出口相對濕度為何？所需加熱量
為何？（20 分）
給予數據：
空氣等壓比熱 Cp0=1.004 kJ/kgK，氣體常數：0.287 kJ/kgK。
10°C 水，飽和壓力=1.2276 kPa，飽和蒸汽焓=2519.74 kJ/kg。
25°C 水，飽和壓力=3.169 kPa，飽和蒸汽焓=2547.17 kJ/kg。
五、十二烷（C10H22）與空氣之燃燒產物中，各組成氣體以莫耳分率計，含有 83.61% N2，
4.91% O2，10.56% CO2，以及 0.92% CO。試求此燃燒過程之當量比及理論空氣量。
（20 分）