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106年公務人員高等考試三級考試試題 代號：26120 全一頁
類 科：核子工程
科 目：工程熱力學
考試時間：2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器，須詳列解答過程。
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、試寫出下列名詞的英文並請試述其意涵：（15 分）
內含性質
多變過程
臨界點
二、
寫出黑姆荷茲函數（Helmholtz function）A之定義。（4分）
試寫出等容比熱 Cv之定義。（4分）
試利用等容比熱之定義與一般熱力方程式推導出
T
C
T
Av
−=
∂
∂
2
2
其中
T為溫度。（12 分）
三、
試繪出蒸汽壓縮製冷循環（vapor-compression refrigeration cycle）的 P-h 圖。（5分）
試以
小題繪製之 P-h 圖說明，當循環之冷凝壓力增加時，對輸入功、製冷量及效率
的影響。（10 分）
四、某個活塞／汽缸的裝置，其中含有 30˚C與150 kPa 狀態下的二氧化碳。現將二氧化碳
以PV1.3 = C 之過程壓縮至最終壓力為 600 kPa。試求二氧化碳所作之比功及比熱傳量。
二氧化碳的氣體常數為 0.1889 kJ/kgK、Cp = 0.842 kJ/kgK 與Cv = 0.653 kJ/kgK。（15 分）
五、某複式循環發電廠，氣體循環為布雷頓循環，蒸汽循環為簡易朗肯循環，其工作流
體為水，如下圖所示。氣體循環之壓力比為 8，進氣溫度為 15℃，燃氣進入氣輪機之
溫度為 800℃，同時廢氣進入廢氣鍋爐時的溫度也是 800℃，離開時的溫度為 100 ℃。
蒸汽進入汽輪機之壓力為 6 MPa，溫度為 600℃，其 h值為 3775 kJ/kg，當蒸汽離開
汽輪機時，其 h值為 2183 kJ/kg。冷凝壓力為 5 kPa，水進入鍋爐時的 h值為 138 kJ/kg。
假設空氣的 Cp = 1.005 kJ/kgK ，k = 1.4；燃氣的 Cp = 1.11 kJ/kgK 與k = 1.33，燃料發
熱量為 43300 kJ/kg，總輸出功率為 1900 MW，忽略泵浦所需功率，試求：
單位時間空氣流量與蒸汽流量各為若干？（20 分）
此複式循環之熱效率？（10 分）
空氣燃料質量比？（5分）
1
23
4
5
6
Qin2
Qin1
汽輪機
冷凝器
壓
縮機
氣
輪機
廢
氣鍋爐
泵浦