地特三等申論題
107年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
有一汽油引擎以鄂圖循環（Otto cycle）運轉，其最低溫度及壓力分別為 290 K 及 150 kPa。此循環最高溫度為 2400 K，燃燒輸入之熱量為 1200 kJ/kg。[空氣等容比熱= 0.717 kJ/kgK，比熱比= 1.4。]
有一汽油引擎以鄂圖循環（Otto cycle）運轉，其最低溫度及壓力分別為 290 K 及 150 kPa。此循環最高溫度為 2400 K，燃燒輸入之熱量為 1200 kJ/kg。[空氣等容比熱= 0.717 kJ/kgK，比熱比= 1.4。]
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
求此循環之壓縮比及平均有效壓力。（10 分）
思路引導 VIP
解題關鍵在於熟記鄂圖循環的四個熱力過程。先利用等容加熱過程的熱量輸入求出壓縮後的溫度(T2)，再代入等熵壓縮公式求出壓縮比(r)。接著計算出循環淨功及比容變化量，兩者相除即可得到平均有效壓力(MEP)。
小題 (二)
若此循環用於排氣量2.4 L，以1800 rpm運轉之引擎，其輸出功率為何？（10 分）
思路引導 VIP
解題關鍵在於將熱力學循環（單位質量的能量分析）與引擎實體參數（排氣量、轉速）結合。先利用等容加熱條件求出壓縮後溫度，進而算出熱效率與單位質量淨功；接著由排氣量及比容算出每次循環的空氣質量；最後乘上循環頻率（需特別留意四行程引擎每兩圈一循環）即可求得功率。