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109年特種考試地方政府公務人員考試試題
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。
本科目得以本國文字或英文作答。
代號：
34670
頁次：
4
－
1
一、焦耳-湯姆森係數（Joule-Thomsoncoefficient,µ）為等焓節流過程中，當壓
力下降所導致溫度變化之量化指標，其定義為 h
T
P
。試回答下列問題：
說明 µ> 0、µ<0分別代表之物理意義；冷凍空調系統選用之冷媒 µ值
應為前述何者？（10分）
試由焦耳-湯姆森係數證明理想氣體無法藉由節流過程達到冷卻之目
的。（10分）
註：焓之熱力關係式為 pP
v
dh c dT v T dP
T
二、有一體積為1.7 m3之絕熱剛性容器，裝有515 kPa、52oC之空氣，容器接
有一閥用以控制空氣之進出。現將閥打開使空氣溢出直至內部壓力降至
206 kPa。過程中以置於容器內的電加熱器將空氣溫度維持固定。假設空
氣為理想氣體，其氣體常數為0.287 kJ/kg．K，試計算：
由剛性容器內溢出之氣體質量（kg）。（7分）
電加熱器之加熱量（kJ）。（8分）
空氣性質表
T（K）h（kJ/kg）u（kJ/kg）
315 315.27 224.85
325 325.31 232.02
330 330.34 235.61
340 340.42 242.82
代號：
34670
頁次：
4
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2
三、某單閃式地熱發電廠，地熱水進入閃發器（由節流閥構成）之條件為230℃
的飽和液體，流量50 kg/s。經過閃發過程降壓至1002.8 kPa 後，再利用分
離桶使兩相混合之流體分離，並將水蒸汽用以推動渦輪機，已知離開渦
輪機時之流體狀態為壓力20 kPa、乾度 x=90%，試計算：
點3之水蒸汽質量流率（kg/s）。（10分）
渦輪機之輸出功（kW）。（10分）
飽和水與飽和水蒸汽性質表
Tsat（℃） Psat（kPa）hf（kJ/kg）hg（kJ/kg）
60 19.947 251.18 2608.8
65 25.043 272.12 2617.5
180 1002.8 763.05 2777.2
230 2797.1 990.14 2802.9
x=90%
代號：
34670
頁次：
4
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3
四、空氣在280 kPa 與77oC，以55 m/s 的速度穩定流入一噴嘴，並以85 kPa、
200 m/s 流出噴嘴。從噴嘴傳至20oC外界的熱損失為 3.2 kJ/kg。空氣之
氣體常數為0.287 kJ/kg．K，試計算：
流出噴嘴之空氣溫度（K）。（10分）
此過程之總熵變化量（kJ/kg．K）。（15分）
空氣性質表
T（K）h（kJ/kg）so（kJ/kg．K）
325 325.31 1.78249
330 330.34 1.79783
340 340.42 1.82790
350 350.49 1.85708
代號：
34670
頁次：
4
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4
五、有一空調系統由一加熱盤管與一個供給100℃之飽和水蒸汽的加濕器構
成。空氣以10℃、相對濕度70%且質量流率0.72 kg/s 進入加熱盤管；以
20℃、相對濕度60%離開加濕器。已知此空調系統工作於1大氣壓
（101.325 kPa）之環境。乾空氣之定壓比熱 cpa=1.005 kJ/kg．K，試計算：
加熱盤管之熱傳率（kW）。（10分）
加濕器之加濕率（kg/s）。（10分）
飽和水與飽和水蒸汽性質表
Tsat（℃）Psat（kPa）hf（kJ/kg）hg（kJ/kg）
10 1.2281 42.022 2519.2
20 2.3392 83.915 2537.4
100 101.325 419.06 2675.6
飽和水蒸汽