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109年公務人員特種考試關務人員、身心障礙人員考試及
109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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
10540
頁次：
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一、利用 T-s 圖和 P-v 圖繪出空氣標準狄賽爾循環（Air-Standard Diesel Cycle），
說明組成此一循環的熱力過程，定義壓縮比（Compression Ratio, r）和停
熱比（Cutoff Ratio, rc），並推證以壓縮比、停熱比和空氣比熱比（Specific
Heat Ratio, k）為函數的循環熱效率關係式。（25 分）
二、利用 T-s 圖和系統示意圖呈現理想再生式朗肯循環（Ideal Regenerative
Rankine Cycle），說明其循環熱效率等同於卡諾循環（Carnot Cycle）的循
環熱效率。針對實際應用，請說明何為開放式飼水加熱器（Open Feedwater
Heater），再利用 T-s 圖和系統示意圖說明如何利用開放式飼水加熱器建
構實際可運作的再生式朗肯循環。註：系統示意圖為熱力循環系統各組件
的關聯圖。（25 分）
三、考慮理想氣體經由一等壓膨脹過程，請分別針對密閉系統（Closed System）
和穩態穩流系統（Steady-State Steady-Flow System），於 P-v 圖和 T-s 圖
標出作功和傳熱面積，並推證此一過程的作功、傳熱和熵變（Entropy
Change）。註：理想氣體常數、等壓比熱、等容比熱分別可表為 R、Cpo、
Cvo；忽略動能及位能的變化。（25 分）
四、級聯冷凍系統（Cascade Refrigeration Systems）是由兩個冷凍循環組成，
將上循環的蒸發器和下循環的冷凝器結合成一個熱交換器，下循環的冷
凝器藉此排熱給上循環的蒸發器。請利用 T-s 圖和系統示意圖說明級聯
冷凍系統，列出性能係數（Coefficient of Performance, COP）計算式，並
說明其 COP 提高的原因。註：系統示意圖為冷凍循環系統各組件的關
聯圖。（25 分）