機械工程 91 年熱工學考古題

一絕熱剛性容器由一隔板分隔為二區，其中一區含2.5kg、60℃、600 kPa 之過壓液 態(compressed liquid)水，而另一區為真空，隔板移開後水充滿整個容器，請問最後 平衡時若壓力為10 kPa 則溫度為何？（12 分）又整個容器的體積多大？（8 分） H2O 之飽和表 溫度 飽和壓力(kPa) vf(m3/kg) vg(m3/kg) uf(kJ/kg) ug(kJ/kg) hf(kJ/kg) hg(kJ/kg) 60℃ 19.94 0.001017 7.671 251.11 2456.6 251.13 2609.6 壓力 飽和溫度(℃) vf(m3/kg) vg(m3/kg) uf(kJ/kg) ug(kJ/kg) hf(kJ/kg) hg(kJ/kg) 10 kPa 45.81 0.001010 14.67 191.82 2437.9 191.83 2584.7 600 kPa 158.85 0.001101 0.3157 669.9 2567.4 670.56 2756.8 v, u, h 分別為比容(specific volume)、比內能(specific internal energy)與比焓(specific enthalpy)之值；足標f、g 分別代表飽和液、汽態。

一卡諾熱機(Carnot heat engine)於 K 800° 溫度下輸入熱，而將廢熱以 K 300° 排放至大 氣。此卡諾熱機所有之淨功輸出被用來驅動一卡諾冷凍機(Carnot refrigerator)，此卡 諾冷凍機將低溫空間-10℃之熱以500 kJ/min 移除排放至 K 300° 之大氣。請決定： 熱機之熱輸入率(kJ/min)。（10 分） 所有熱排放至大氣速率(kJ/min)。（10 分）

請回答下列問題： 什麼是絕熱火焰溫度(adiabatic flame temperature)。（10 分） 有何原因造成不完全燃燒，使得燃燒後溫度小於最大絕熱火焰溫度。（10 分）

一頸軸承組(journal bearing)使用潤滑油，其物性如下： µ＝10-2 kg/s．m; k＝0.1 W/m．K。當軸頸與軸承的溫度皆維持在50℃，且軸以表面切 線速度10 m/s 轉動時，試求出潤滑油的最高溫度。假設軸承間隙遠小於軸頸半徑， 流動可視為Couette flow。（20 分） （請接背面） 九十一年關務人員升官等考試試題 關：20860 類 科： 機械工程

一個使用R134a 之理想冷凍循環(ideal refrigeration cycle)的蒸發器溫度為-20℃，凝結 器的溫度為39.4℃，請求出 壓縮機所做之功（10 分）及 R134a 在蒸發時所吸收 之熱量。（10 分） Properties of saturated refrigerant 134a (CF4H2): Temperature table (v, m3/kg; u, kJ/kg; h, kJ/kg; s, kJ/kg.k) Properties of saturated refrigerant 134a (CF4H2): Pressure table (v, m3/kg; u, kJ/kg; h, kJ/kg; s, kJ/kg.k) Properties of superheated refrigerant 134a (CF4H2) (T, C; m3/kg; u, kJ/kg; h, kJ/kg; s, kJ/kg.k)