115年 - 115 經濟部所屬事業機構_新進職員甄試試題_機械：1 .熱力學與熱機學 2 .流體力學與流體機械#147024

一、有一流體為空氣之壓縮機，入口之壓力與溫度分別為 100 kPa 與 290 K，出口之壓力與溫 度則分別為 600 kPa 與 400 K，其質量流率為 0.04 kg/s，定壓比熱 Cp = 1.005 kJ/kg，過程 可視為絕熱過程，假設動能差與位能差皆可忽略，試求其壓縮機之輸出功率為何(單位： kW，計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)？(15 分)

(一)試求該熱機之熱效率為何(單位：%)？

(二)利用卡諾原理(Carnot Principle)研判上述熱機是否存在？

(三)若將此熱機改為運轉於相同溫度區間且輸出相同淨功 690 kW 之可逆卡諾熱機(Carnot Heat Engine)，試求其每秒須自高溫熱源吸收之熱量 Qc 為何(單位：kW)？

(一)試求汽輪機出口處蒸汽之乾度(Quality)為何(單位：%)？(5 分)

(二)假設液體不可壓縮，試求泵浦所需之單位質量功 w_pump 為何(單位：kJ/kg)？(5 分)

(三)試求此理想朗肯循環之熱效率為何(單位：%)？(10 分)

(一)依據雷諾係數相似性(Reynolds Number Similarity)，試求模型在水槽實驗之流速 Vm 為 何(單位：m/s)？(10 分)

(二)若模型測得之流體總阻力 F_m = 500 N，試求潛艇所受之流體總阻力 F_p 為何(單位： kN)？(5 分)

(一)若要避免水溢出，試求加速度最大容許值為何(單位：m/s²)？(5 分)

(二)若拖車此時以等加速度 a = 2.45 m/s² 移動，已知ρ_水 = 1,000 kg/m³，試求水缸溢出之水重為何(單位：kg)？(10 分)

(一)試求管中流速 V₂ 為何(單位：m/s)？(5 分)

(二)試求水輪機之水頭 H_t 為何(單位：m)？(10 分)

(三)假設水輪機之效率為 0.9，試求水輪機之輸出功率為何(單位：kW)？(5 分)