機械工程 93 年熱機學考古題

以p-v 圖分別解說汽油車引擎具渦輪增壓（Turbocharge）（7 分），及超增壓 （Supercharge）之動力循環差異性。（7 分） 為何跑車（Sport car）常做如此之設計？（6 分）

一理想（cold-air-standard）柴油引擎動力循環，其衝程包括下列四類過程（process）： 1-2 Isentropic 壓縮過程。 2-3 等壓加熱過程。 3-4 Isentropic 膨脹過程。 4-1 等體積放熱過程。 畫p-v 圖及敘述四類過程。（6 分） 分別計算過程2-3 之Q2-3, U2-3, and W2-3 及過程3-4 之Q3-4, U3-4, and W3-4。（6 分） 推導出理想柴油引擎動力循環之熱效率。（8 分）

在發電廠中，蒸汽渦輪機常區分為高壓及低壓蒸汽渦輪機，並藉由過熱器及再熱器 產生之蒸汽來推動蒸汽渦輪機。 以T-S 圖分別解說其蒸汽溫度及壓力之差異。（8 分） 如果沒有再熱器之設計，為何會影響發電廠鍋爐之熱效率？（6 分）如果增加再熱 器之數目有何優缺點。（6 分）

在冷暖氣機之設計，常用到psychrometric chart。 以psychrometric chart 圖分別解說加熱增濕（Heating with humidification）與冷凍除 濕（Cooling with dehumidification）之物理意義及其差異。（12 分） 分別各舉兩種應用上述原理之實際設備。（8 分）

一容器初始時被一可移動之活塞分為A 及B 區，A 區體積為1 m3，含500 KPa and 80℃之氮氣，B 區體積為1 m3，含500 KPa and 25℃之氦氣，由於活塞之熱傳導，容 器中之溫度最終將平衡，達到最終平衡溫度（final equilibrium temperature）。 （氮氣：R＝0.2968KPa m3/Kg K, Cv＝0.743 kJ/KgK； 氦氣：R＝2.0769KPa m3/Kg K, Cv＝3.1156 kJ/KgK） 計算容器中之最終平衡溫度。（15 分） 如果活塞固定，容器中之最終平衡溫度為何？（5 分）