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108年公務人員特種考試關務人員、身心障礙人員考試及
108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
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。
除非特別標明，本試題中，空氣之定容比熱 0.717 kJ/k
g
．K且其氣體常數為 0.287 kJ/k
g
．
K
。
代號：10540
頁次：2
－
1
一、AVH 公司設計的一款熱效率達 30%的汽車引擎，除了提供動力給汽車與
車上其他設備之外，尚需驅動空調系統。在一個炎熱的夏天，空調將 45℃
的室外空氣吸入並冷卻至 10℃，再以 3kW的輸入功率送入冷氣管。已知
該空調效率達到卡諾冷凍機單元的八成，請計算該空調可提供的冷空氣流
率。（20 分）
二、考慮環保因素，PTG 公司以其 YHC 型壓縮機（等熵效率為 80%）取代舊
型壓縮機（等熵效率為 70%）。當空氣進入汽車引擎內的輪機充電器之
YHC 型壓縮機時，狀態為 100 kPa、40℃，離開時的壓力是 200 kPa，如
圖一。在進入引擎前，以內部冷卻器將空氣溫度下降 60℃。請問使用 YHC
型壓縮機與舊型壓縮機的壓縮-冷卻過程的不可逆性（the irreversibility of
the compression-cooling pr ocess）之差為何？（20 分）
圖一
C
Q
−
引擎
冷卻器
①
②③
C
W
−排出
壓縮機
代號：10540
頁次：2
－
2
三、CRK 公司使用 A流體取代水做為採用朗肯循環之渦輪機的運作流體，並
宣稱使用該流體後，渦輪機循環效率（cycle efficiency ）將可達 30%以上。
運作時，壓力為 5MPa、流體過熱至 600℃（焓值為 3800 kJ/kg；熵值為
7.0 kJ/kg．K）；而其冷凝器操作溫度則為 150℃。假設所有元件除了渦輪
機之外都是理想的，而且渦輪機出口蒸汽的狀態為 200 kPa、150℃的飽和
蒸汽（比容為 0.0015 m3/kg；液態焓與氣態焓之值分別為 400 kJ/kg 與
2600 kJ/kg；液態熵與氣態熵之值分別為1.5 kJ/kg．K與7.5 kJ/kg．K）。
請問該公司的宣稱是真的嗎？（20 分）
四、ATP 擬發展一新型空氣冷凍循環系統，如圖二。該冷凍循環系統設定之性
能係數（COP）為 0.45，且其壓縮機與膨脹器均具備相同之等熵效率。在
這個循環中，低壓是100 kPa，高壓是2.0 MPa，而且使用的是固定壓力的
熱交換器。相關溫度是 T1=T3=10℃和T4=T6=-60℃。試計算此冷凍循環
的壓縮機與膨脹器之等熵效率。（20 分）
熱交換器
壓縮機 膨脹器
net
W
H
Q
L
Q
①
②
③
④⑤
⑥
圖二
五、為迎合工業設計美化風潮，同向流動、並流式交換器的兩條管線相互緊緊交
纏，捲成麻花形狀。在入口端，第一條管線流入的是 0.5 kg/s、溫度為 250℃
的空氣，另一條管線流入的則是 2.5 kg/s、溫度為 25℃的空氣。此交換器
交纏的兩條管線繞行整個廠區周邊達 10000 公尺，請問兩條管線出口空氣
之溫度（℃）各是多少？（20 分）