機械工程 93 年熱工學考古題

一4m × 5m × 7m 之密閉房間在100 kPa 壓力下以一加熱器加熱，此加熱器傳入的熱 量為10000 kJ/h，其上並有一100 W 之風扇以散佈其熱量，而房間另有5000 kJ/h 之 熱量散失至室外。今若房間的空氣溫度為10℃，請問多久之後溫度會上升至20℃？ （假設空氣為理想氣體，其等壓比熱cP = 1.005 kJ/kg．℃，空氣的氣體常數R = 0.287kJ/kg．℃）（20 分）

一氣球最初含有75 m3 之氦氣（helium），狀態為100 kPa，23℃，此氣球經由一閥門 （valve）連接至200 kPa，27℃大型氦氣供給槽。此時閥門開啟，供給槽之氦氣經由 閥門進入氣球，直至氣球與供給槽達到壓力平衡為止。假設氣球中之體積與壓力呈 線性正比關係，如果忽略過程中之熱傳，請求出氣球內最終溫度。（20 分） 假設氦氣之氣體常數R = 2.0769 kJ/kgK；定壓比熱與定容比熱分別為；cP = 5.1926 kJ/kgK，cv = 3.1156 kJ/kgK。

某一實驗擬測量空氣流經圓球之對流熱傳係數（convective heat transfer coefficient）， 所採用的方法是記錄銅球溫度隨時間的變化。直徑12 mm 的銅球，其起始溫度為 70℃，被置入於溫度30℃的空氣流中，經過70 秒後，由熱電偶測得銅球表面溫度 降為60℃。假設銅球的物性如下： = 8900 kg/m3，cP = 390 J/kg．K，k = 400 W/m．K 試求出此一實驗的對流熱傳係數。（20 分）

在某溫度及壓力下，NO，O2，N2 組成的氣體達到平衡狀態，若將壓力變化為原來 的兩倍，請問： 平衡常數如何變化？（5 分） NO，O2，N2 的莫耳數又如何變化？（5 分） 如果將組成氣體改為CO2，CO 及O2，上述兩問題答案如何？（10 分） 九十三年特種考試地方政府公務人員考試試題 科 別： 機械工程

一個以太陽能驅動之吸收式冷氣幾，飽和氣態氨以40℃之溫度離開產生器 （generator）及10℃之溫度離開蒸發器（evaporator），同時，在產生器時，每產生1 kg 的飽和氣態氨需要6000 kJ 的太陽能。試求出 凝結器（condenser）所釋放之熱 量（7 分）， 在蒸發器所吸收之熱量（7 分）及 性能係數（coefficient of performance） （6 分）。 Properties of Saturated ammonia