機械工程 105 年熱工學考古題（共 7 題）
資料來源：考選部歷屆試題｜法律人 LawPlayer 整理
https://lawplayer.com/exam/mechanical-engineering/105-%E7%86%B1%E5%B7%A5%E5%AD%B8

第 1 題
一蒸汽動力廠依照下圖所示循環的設定溫度和壓力下運轉，假設蒸汽渦輪機和幫浦
的運轉效率分別為90%和85%，請利用T-s 圖標示此一循環的各狀態位置，並計算
其整體熱效率。（25 分）（已知10 kPa 下，vf =0.001010 m3/kg，vfg =14.673 m3/kg，
sf =0.6492 kJ/kg．K，sfg =7.5010 kJ/kg．K，hf =191.81 kJ/kg，hfg =2392.8 kJ/kg，
h3 =171.8 kJ/kg，h4 =3213.5 kJ/kg，s4 =6.7689 kJ/kg．K，h5 =3104.0 kJ/kg，s5 =6.6578 kJ/kg．K）

第 2 題
考慮一空氣標準冷凍循環（simple air-standard refrigeration cycle），空氣進入壓縮機的
熱力狀態為0.12 MPa，-20℃，離開壓縮機的壓力為0.6 MPa，空氣進入膨脹閥
（expander）時溫度為15℃。請利用T-s 圖標示此一循環的各狀態位置，計算其性能
係數（coefficient of performance, COP），並估算提供2 kW 冷凍量時進入壓縮機的空
氣流率。（25 分）（假設空氣Cpo = 1.0035 kJ/kg．K，Cvo = 0.7165 kJ/kg．K）

第 3 題
考慮一空氣標準鄂圖循環（simple air-standard Otto cycle），壓縮比為8，空氣開始被
壓縮的起始狀態為0.1 MPa，15℃，加熱過程所需的熱傳量為1800 kJ/kg air。假設
空氣為理想氣體，請計算此一循環的熱效率及其均效壓力（mean effective
pressure）。（25 分）（假設空氣Cpo = 1.0035 kJ/kg．K，Cvo = 0.7165 kJ/kg．K）

第 4 題
請說明四行程柴油引擎的四個行程（stroke）和空氣標準狄賽爾循環（simple
air-standard Diesel cycle）的四個過程（process），並比較說明上述四個行程和四個過
程的相關性。（25 分）
1
2
3
4

第 5 題
9

第 6 題
4 MPa 400℃
3.5 MPa 350℃
4.8 MPa
40℃
10 kPa 42℃
5 MPa
鍋爐
渦輪機
凝結器
幫浦

第 8 題
10
11
7 MPa
105年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員
考試及105年特種考試交通事業鐵路人員考試試題
考試別： 鐵路人員考試
等
別： 高員三級考試
類科別： 機械工程
科
目： 熱工學

二、飛機使用的渦輪噴射引擎，如下圖所示。請說明五個組件（圖中所示A，B，C，D，
E）的名稱及功能，那一種理想熱力循環可以用來表示六個狀態（圖中所示1，2，3，
4，5，6）的熱力性質變化？請利用T-s 圖標示五個組件、六個狀態及說明其對應四
個熱力過程（process）的熱力性質變化。（20 分）

三、考慮一冷凍循環，冷媒（流率為0.1 kg/s）以過熱蒸氣狀態（0.14 MPa, -20℃）進入
壓縮機，離開壓縮機時冷媒狀態為0.8 MPa, 50℃，接著進入凝結器冷卻至0.8 MPa,
26℃，再接續膨脹閥（expansion valve）降壓至0.14 MPa。不考慮連接管接件的壓損
（pressure drops）和熱損（heat losses），利用下表所示熱力性質，請回答下列問題：
㈠利用T-s 圖標示此一循環的各狀態位置。（10 分）
㈡計算壓縮機的輸入功率和蒸發器（evaporator）的吸熱率。（5 分）
㈢計算壓縮機的絕熱效率（adiabatic efficiency）。（5 分）
㈣計算此一循環的性能係數（coefficient of performance, COP）。（5 分）
P（MPa）
T（℃）
h（kJ/kg） s（kJ/kg K）
0.14
-20
179.01
0.7147
0.8
60
220.72
0.7474
0.8
50
213.45
0.7253
0.8
40
206.07
0.7021
0.8
26
60.68
0.2271
四、請說明四行程汽油引擎的四個行程（stroke）和空氣標準鄂圖循環（simple air-standard
Otto cycle）的四個過程（process），並比較說明上述四個行程和四個過程的相關性。
（20 分）
A
B
D
C
E
1
2
5
6
4
3

題目為考試當年公告版本，實務標準請以現行規範為準。