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106年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：33470 全六頁
第一頁
等別： 三等考試
類科： 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。
一、試回答下列問題或解釋其意涵：（每小題 5分，共 25 分）
舉例說明工程上有利用等焓過程（constant enthalpy process）之熱機元件
增熵原理（principle of the increase of entropy）
噴嘴之絕熱效率（nozzle adiabatic efficiency）
物質之臨界點（critical point）
一冷凍噸（one ton of refrigeration ）
二、一理想之標準空氣（air-standard）冷凍循環，如圖一所示。已知壓縮機之壓縮比為 3：1，
其入口（圖一①處）空氣溫度為 270 K，壓力 100 kPa；另在膨脹器（expander）入口
處（ 圖 一 ③處）空氣之溫度為 300 K。假設壓縮及膨脹過程均為可逆絕熱過程，試求：
繪出本冷凍循環之 T-S 圖（temperature-entropy diagra m ）。（5分）
本循環之性能係數（coefficient of performance）。（20 分）
註：
空氣定壓比熱 Cp = 1.004 kJ/kg K，定容比熱 Cv = 0.717 kJ/kg K
空氣氣體常數 R= 0.287 kJ/kg K
圖一
（請接第二頁）
QH
W
net
QL
①④
③ ②
膨脹器
壓縮機
106年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：33470 全六頁
第二頁
等別： 三等考試
類科： 機械工程
科目： 熱力學
三、二個流體（A及B）分別流入一個混合槽內互相混合，如圖二所示。混合前流體 A
為飽和水蒸汽，其壓力為 0.6 MPa；另一個流體 B為過熱水蒸汽，其溫度為 600℃，
壓力 0.6 MPa。混合後之流體 C以單一流道流出此水槽，其溫度為 400℃，壓力 0.6
MPa，質量流率為 mC = 1 kg/s。假設此過程為絕熱之穩態流（steady state, steady flow），
且飽和水的性質如附表所示，試求：
流體 A及流體 B之質量流率 mA、mB分別為何？（kg/s）（12 分）
本過程其熵之變化（entropy change）為何？（kW/K，W為瓦特）（13 分）
圖二
四、有一家用加熱系統使用排出之廢空氣來加熱入口新鮮空氣，如圖三所示。已知外界
大氣溫度為-10℃，相對濕度為 30%，壓力為 100 kPa。當入口空氣體積流率為 1 m3/s
時，試問要加入多少水流量（kg/hr），才能使空氣之出口之溫度及相對濕度控制在 20℃
及40%。（25 分）
註：
水蒸汽於-10℃及20℃，所對應之飽和壓力分別為 0.2601 kPa、2.339 kPa
水蒸汽及乾空氣之分子量分別為 18、28.97，空氣氣體常數 R= 0.287 kJ/kg K
CT
°
=20
2
%40
2=
φ
CT
°
−= 10
1
%30
1=
φ
圖三
（請接第三頁）
大氣出口
T2 = 20℃
φ
2 = 40%
大氣入口
T1 = -10℃
φ
1 = 30%
mA
mB
mC
1
2
3
混合槽