機械工程 91 年熱力學與熱傳學考古題

有一個人電腦，裏面裝置六片電路板，每片電路板之長為20 cm，寬為12 cm，每片 之發熱功率為15 kW，該電腦是以電腦機殼上之20 kW 的風扇進行氣冷，空氣進出 口之間的溫升不能超過20℃，試問空氣之質量流率至少為何？其中因風扇的馬達發 熱和葉片攪動所產生的溫升佔總溫升的比例為何？（25 分）

畫出一奧圖循環(Otto cycle)之壓力－體積(P-v)圖和溫度－熵(T-s)圖，並導出其熱效率 (thermal efficiency)與壓縮比(compression ratio)的關係式。（25 分）

厚20 mm 的不銹鋼板的一面以蒸氣之冷凝維持在100℃(不銹鋼板的熱傳導係數k = 15 W/m-K)，而另一面則以20℃的空氣冷卻(對流係數h = 15 W/m2-K)，問空氣冷卻 這一面的不銹鋼板溫度為何？（25 分）

有一核能燃料板，厚為2L，兩側皆以厚為B 不銹鋼板包圍，內部熱產生率為Q，不 銹鋼板外側之一面為完全絕熱，另一面以溫度Tf 的流體帶走，對流係數為h，燃料 板不銹鋼板的熱傳導係數kf，ks。（25 分） 導出燃料板的溫度分佈式T(x)，並以L, B, Q, Tf, h, kf, ks 表示。 畫出整個系統的溫度分佈T(x)圖。 鋼板 核能燃料 鋼板 絕熱層 B B Tf, h L L x