地特三等申論題
106年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
二個流體（A 及 B）分別流入一個混合槽內互相混合，如圖二所示。混合前流體 A 為飽和水蒸汽，其壓力為 0.6 MPa；另一個流體 B 為過熱水蒸汽，其溫度為 600℃，壓力 0.6 MPa。混合後之流體 C 以單一流道流出此水槽，其溫度為 400℃，壓力 0.6 MPa，質量流率為 mC = 1 kg/s。假設此過程為絕熱之穩態流（steady state, steady flow），且飽和水的性質如附表所示，試求：
二個流體（A 及 B）分別流入一個混合槽內互相混合，如圖二所示。混合前流體 A 為飽和水蒸汽，其壓力為 0.6 MPa；另一個流體 B 為過熱水蒸汽，其溫度為 600℃，壓力 0.6 MPa。混合後之流體 C 以單一流道流出此水槽，其溫度為 400℃，壓力 0.6 MPa，質量流率為 mC = 1 kg/s。假設此過程為絕熱之穩態流（steady state, steady flow），且飽和水的性質如附表所示，試求：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
流體 A 及流體 B 之質量流率 mA、mB分別為何？（kg/s）（12 分）
思路引導 VIP
本題為穩態開放系統的混合問題，解題核心在於應用「質量守恆」與「能量守恆」定律。考生應先將壓力單位換算（0.6 MPa = 600 kPa），再透過熱力性質表正確查出流體 A、B、C 三個狀態的比焓（h）值，最後聯立質量與能量方程式求解未知質量流率。
小題 (二)
本過程其熵之變化（entropy change）為何？（kW/K，W 為瓦特）（13 分）
思路引導 VIP
本題屬於穩態穩流的熱力學混合問題。考生應先由附表查出各流體狀態的比焓（h）與比熵（s），接著利用質量守恆與能量守恆定律聯立求出兩個入口流體的質量流率。最後再代入熵平衡方程式（entropy balance），計算出整個絕熱混合過程的總熵產率（即熵變化）。
📜 參考法條
附表 1-1
附表 1-2
附表 2-1
附表 2-2