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108年公務人員高等考試三級考試試題
類 科：農業機械、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。
代號：24920
26320
頁次：2
－
1
一、假設一燃氣渦輪機在穩態下操作，有一進口及一出口（分別以右下註標
1及2表示），燃氣視為理想氣體，質量流率 36.0=m
s
kg ，出口溫度及
壓力為 K396
2=T、bar3.2
2=P，速度 s
m
29
2=V，分子量 29=
M
，若進
口溫度 K2150
1=T，壓力 bar37
1=P，速度 s
m
68
1=V，若由此渦輪機散
熱至外界的熱傳率Q
為78 kW；此燃氣定壓比熱（
P
C）及通用氣體常數
（universal gas constant）
R
的關係式為 2
TT
R
Cp
γβα
++= ，式中
67.3=
α
、3
1021.1 −
×−=
β
，6
1032.2 −
×=
γ
，T為燃氣溫度，單位 K。試
求經過此過程之：（每小題 10 分，共 20 分）
比焓變化量，即 12 hh −，單位 kg
kJ 。
作功率W
，單位 kW。
二、若空氣當作理想氣體，分子量 97.28=
M
，若由溫度及壓力 K315
1=T，
bar2.1
1=P經一多變過程（polytropic process）至 bar36
2=P，若比熱比
（specific heat ratio）4.1=
k
，等容比熱（specific heat under constant
volume）)Kkg(
kJ
82.0 ⋅
=
v
C，試求經過此過程後之：
（每小題 10 分，共 20 分）
溫度 2
T，單位 K。
每單位質量空氣之熵變化量，即求 ),(),( 1122 PTSPTS −，單位 )Kkg(
kJ ⋅。
三、請試述下列名詞之意涵：（每小題 5分，共 20 分）
節流過程（throttling process）
可逆過程
Kelvin-Planck statement
熱輻射（thermal radiation）
代號：24920
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四、若一動力循環（power cycle ），在高溫 1560=
H
T℃下輸入熱量
kJ917=
H
Q，在低溫 236=
C
T ℃下輸出熱量 385 kJ，試求此動力循環之：
（每小題 10 分，共 20 分）
熱效率
η
。
理論最大熱效率 max
η
。
五、假設一穩態操作下的齒輪箱，由輸入端輸入功率 76 kW，經過齒輪組的
摩擦產生熱量，並由熱對流的方式由齒輪箱表面（假設齒輪箱的表面積
2
m8.0A =，表面溫度 K381=
b
T）散熱至外面的空氣（假設空氣溫度
K305=
f
T），熱對流係數 Km
kW
15.0 2⋅
=h，試計算：
（每小題 10 分，共 20 分）
經由熱對流的熱傳率 h
Q
，單位 kW。
齒輪箱輸出軸端的輸出功率 out
W
，單位 kW。