高考申論題
106年
[機械工程] 熱力學
第 三 題
📖 題組：
四、如圖所示，使用分割之蒸發器（evaporator）可提供冷藏空間（refrigerator）及冷凍空 間（freezer）。假設此循環為一理想之冷凍循環且每一蒸發器維持等壓。
四、如圖所示，使用分割之蒸發器（evaporator）可提供冷藏空間（refrigerator）及冷凍空 間（freezer）。假設此循環為一理想之冷凍循環且每一蒸發器維持等壓。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
以焓改變量表示當循環僅有冷凍空間時之 COP 並與(二)之 COP 比較。（20 分）
思路引導 VIP
本題測驗開放系統能量守恆與冷凍循環的效能係數 (COP) 定義。先寫出『僅有冷凍空間』系統的吸熱與耗功（以焓表示），再與原圖串聯雙蒸發器系統的總吸熱與耗功進行代數展開與比較，即可得知兩者關係。
小題 (一)
繪出此循環之 T-S 圖。
思路引導 VIP
首先釐清系統具有三個壓力位階：冷凝器（高壓）、冷藏室（中壓）、冷凍室（低壓）。依序將各元件對應之熱力過程（等熵壓縮、等壓冷卻與冷凝、等焓膨脹、等壓蒸發）對應至 T-s 圖之飽和液氣鐘型曲線內外，並特別注意膨脹閥過程會使熵增加（曲線向右下方傾斜）。
小題 (二)
以焓改變量表示此循環之性能係數（coefficient of performance, COP）。
思路引導 VIP
面對雙蒸發器冷凍循環，首先確認系統配置（此題為單一流路串聯），判定全系統質量流率恆定。接著依據熱力學第一定律，寫出各蒸發器的吸熱量與壓縮機的耗功，最後代入 COP 定義式，並利用膨脹閥等焓（h=constant）特性進行代數化簡。