高考申論題
106年
[輪機技術] 內燃機
第 五 題
有一直列6缸、3.3公升的柴油引擎,在空氣-標準雙燃循環(air-standard dual cycle)下運轉,使用輕柴油為燃料(QHv=42,500 kJ/kg),假設一半燃料於等容過程燃燒,另一半燃料於等壓過程燃燒,燃燒效率為 nc=100%,燃燒時空氣的質量與燃油質量比為20:1,壓縮行程初始狀態為 60℃與 101 kPa,壓縮比為 r=14:1,試求於壓縮、燃燒與膨脹終了時各狀態之溫度與壓力,以及此循環之指示熱效率(indicated thermal efficiency)為何?(20分)(R=0.287 kJ/kg-K, cp=1.108 kJ/kg-K, c₁=0.821 kJ/kg-K)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對雙燃循環題型，首先應求出比熱比(k)並確立單位質量的熱量輸入(q_in)。解題核心在於依序建立1至5的狀態點：等熵壓縮、等容燃燒、等壓燃燒與等熵膨脹，逐步代入理想氣體狀態方程式與比熱公式。需特別注意，題目給定的「直列6缸、3.3公升」為全引擎幾何規格，但在求取熱力學狀態強度性質(T, P)與循環指示熱效率時，僅需以「單位空氣質量(1 kg)」為計算基準即可，這是在測試考生是否具備判斷與過濾冗餘參數的能力。
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【解題關鍵】利用空氣-標準假設與理想氣體模型，依序進行等熵壓縮、等容/等壓雙重燃燒與等熵膨脹的狀態點(T, P)推導，並以單位質量之能量守恆求取指示熱效率。 【解答】 Step 0：前提分析與參數設定
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