高考申論題
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
本題測驗穩態開放系統的能量平衡。解題時應先查閱熱力學性質表獲得各流體狀態的焓（Enthalpy）值，再利用『質量守恆』與絕熱無作功條件下的『能量守恆』建立二元一次聯立方程式，即可求得兩股流體的質量流率。
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
本題屬於穩態開放系統的混合問題。首先需利用「質量守恆」與「能量守恆（絕熱穩態）」聯立方程式求出兩入口流體的質量流率，過程中需查表取得各狀態的比焓。接著，利用查得的比熵代入「熵平衡方程式」，即可求得過程的總熵變化率（即熵生成率）。
📜 參考法條
附表 1-1
附表 1-2
附表 2-1
附表 2-2