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100年公務人員特種考試一般警察人員考試、
100年公務人員特種考試警察人員考試及
100年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 代號：71150
等 別： 高員三級鐵路人員考試
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。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、請簡答下列各小題：（每小題 5分，共 30 分）
一具密閉型的熱水槽，熱水的內能有 1,000 kJ，用一攪拌器進行降溫，在降溫過
程中攪拌器輸入了 500 kJ 的電功，此熱水槽熱水則損失了 300 kJ 能量，則此熱水
槽之熱水內能變為何？
空氣壓縮機作用在相同的壓力極限下，試說明等溫（Isothermal）壓縮與絕熱
（Adiabatic）壓縮那一個所需的輸入功較小，為什麼？
理想氣體（Ideal Gas）進行一個膨脹過程，其壓力 P及比容 v之變化可用 n
Pv
=常
數表示，請寫出 n＝0、1、1.4、與∞時，代表何種過程？
某平行流熱交換器利用 10℃之冷水將 90℃之熱水冷卻，若冷水與熱水之質量流率
相同，且冷水側之出口溫度為 40℃，則此時熱交換器之對數平均溫度差為幾度？
一個引擎在相同壓縮比之下，若分別採用鄂圖循環（Otto Cycle）與迪賽爾循環
（Diesel Cycle），試問何者熱效率較高？ 為什麼？
在何種情況下，乾球（Dry-bulb）與露點溫度（Dew-point Temperature）會相等？
二、有關理想朗肯循環（Ideal Rankine Cycle），請回答下列各小題：
寫出此循環之四個過程的特徵與名稱，並説明其傳熱與作功之特性。（6分）
寫出三個提高朗肯循環效率（Thermal Efficiency）之方法。（9分）
就回熱（Regeneration）與再熱（Reheat）這兩個常用工程策略，繪製與説明在理
想朗肯循環之應用簡圖與預期影響。（10 分）
三、下列設備於高溫熱源（TH）及低溫熱源（TL）操作，請簡答各題：（每小題 5分，
共25 分）
卡諾循環（Carnot Cycle）之熱效率與熱源高溫TH及低溫TL之關係為何？
卡諾循環之最高溫度（TH）為 927℃及最低溫度（TL）為 27℃，它的循環熱效率
為何？
逆向卡諾循環之性能係數（COP），與熱源之高溫TH及低溫TL之關係為何？
某冷凍機在冷庫溫度-15℃和環境溫度 32℃之間完成逆向卡諾循環，已知該冷凍
機每小時自冷庫中吸取 2,000 kJ 的熱量，求此冷凍循環之性能係數（COP）。
某冷凍工程師建造了一部卡諾熱泵（Heat Pump），此熱泵在-15℃和環境溫度 32℃
間操作，則其性能係數 COP 為何？
100年公務人員特種考試一般警察人員考試、
100年公務人員特種考試警察人員考試及
100年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 代號：71150
等 別： 高員三級鐵路人員考試
類 科： 機械工程
科 目： 熱工學
全一張
（
背面
）
四、一個蒸汽動力循環如下圖所示，其各個元件條件與工質之性質列於下表：
（每小題 5分，共 20 分）
-1Q
‧
2
區段 壓力 溫度（或乾度）
1 2.0 MPa 300℃
2 2.0 MPa 250℃
3 15 kPa 90%
4 14 kPa 45℃
泵輸入功=4kJ/kg
鍋爐
Q
‧
bW
‧T
渦輪機
泵 -Q
‧
c
冷凝器
-W
‧P
過熱蒸汽性質表
Press.(
k
Pa) Temp.(℃)v,m3/kg u,kJ/kg h,kJ/kg
s
,kJ/kg-
K
2000 Sat.(212.42) 0.09963 2600.26 2799.51 6.3408
2000 250 0.11144 2679.58 2902.50 6.5452
2000 300 0.12547 2772.56 3023.50 6.7663
飽和狀態性質表
Specific volume, m3/kg Internal energy, kJ/kg Enthalpy, kJ/kg Entropy, kJ/kg-K Press.
(kPa)
Temp.
(℃) vfvgufughfhgsfsg
9.593 45 0.001010 15.2581 188.41 2436.81 188.50 2583.19 0.6386 8.1647
10 45.81 0.001010 14.67355 191.79 2437.89 191.81 2584.63 0.6492 8.1501
15 53.97 0.001014 10.02218 225.90 2448.73 226.00 2599.10 0.7548 8.0084
20 60.06 0.001017 7.64937 251.35 2456.71 251.38 2609.70 0.8319 7.9085
試求：
鍋爐至渦輪機間之管路所逸散的熱傳量（kJ/kg）
渦輪機所作之功（kJ/kg）
冷凝器之放熱量（kJ/kg）
鍋爐所需之熱量（kJ/kg）