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moea_joint_essay 103年 [機械] 熱力學與熱機學、流體力學與流體機械

第 一 題

📖 題組：
一、下列理想動力循環，試繪出其溫度-熵 (T-S)圖，標示其所有過程與相對應狀態點(各點請以1、2、3、4 表示)，並說明這些過程(Processes)所代表的意義[例如：3→4 為等容膨脹(ν3=ν4)]︰（各小題 5 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題

小題 (一)

奧圖循環(Otto Cycle)

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回想奧圖循環的四個主要過程：等熵壓縮、等容加熱、等熵膨脹、等容排熱。在T-s圖上繪製出封閉循環並標示各點。

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  1. 繪圖：T-S圖上，1→2為右上彎曲線，2→3為右上較陡曲線，3→4為左下彎曲線，4→1為左下較緩曲線。
  2. 過程說明：
  • 1→2：等熵壓縮過程 (s1 = s2)，理想氣體被壓縮，溫度升高。

小題 (二)

卡諾循環(Carnot Cycle)

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卡諾循環由兩個等溫過程與兩個等熵過程組成，在T-s圖上會是一個標準的矩形。

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  1. 繪圖：T-S圖上，1→2為水平線(右)，2→3為垂直線(下)，3→4為水平線(左)，4→1為垂直線(上)構成之矩形。
  2. 過程說明：
  • 1→2：等溫膨脹過程 (T1 = T2)，自高溫熱源可逆等溫吸收熱量。

小題 (三)

布萊頓循環(Brayton Cycle)

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布萊頓循環常用於燃氣渦輪機，包含等熵壓縮、等壓加熱、等熵膨脹、等壓排熱。在T-s圖上等壓線發散。

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  1. 繪圖：T-S圖上，1→2為垂直線(上)，2→3為右上彎曲線(等壓線)，3→4為垂直線(下)，4→1為左下彎曲線(等壓線)。
  2. 過程說明：
  • 1→2：等熵壓縮過程 (s1 = s2)，氣體在壓縮機中被壓縮。

小題 (四)

艾利克生循環(Ericsson Cycle)

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艾利克生循環使用兩個等溫過程與兩個等壓過程，且具有理想的回熱裝置，其效率與卡諾循環相同。

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  1. 繪圖：T-S圖上，1→2為水平線(右)，2→3為左下彎曲線，3→4為水平線(左)，4→1為右上彎曲線。
  2. 過程說明：
  • 1→2：等溫膨脹過程 (T1 = T2)，流體吸收熱量作功。

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