高考申論題
107年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
有一衣服烘乾機排出之濕空氣，其溫度為 40℃，相對溼度為 80%。此濕空氣以一導管送至屋頂排至大氣。由於輸送過程之散熱，濕空氣在導管出口之溫度降為 25℃，且濕空氣為飽和狀態。 [給予數據： (i)空氣等壓比熱為 1.004 kJ/kgK。 (ii)水 25℃：Psat = 3.169 kPa，hf = 104.87 kJ/kg，hg = 2547.17 kJ/kg。 (iii)水 40℃：Psat = 7.384 kPa，hf = 167.54 kJ/kg，hg = 2574.3 kJ/kg。]
有一衣服烘乾機排出之濕空氣，其溫度為 40℃，相對溼度為 80%。此濕空氣以一導管送至屋頂排至大氣。由於輸送過程之散熱，濕空氣在導管出口之溫度降為 25℃，且濕空氣為飽和狀態。 [給予數據： (i)空氣等壓比熱為 1.004 kJ/kgK。 (ii)水 25℃：Psat = 3.169 kPa，hf = 104.87 kJ/kg，hg = 2547.17 kJ/kg。 (iii)水 40℃：Psat = 7.384 kPa，hf = 167.54 kJ/kg，hg = 2574.3 kJ/kg。]
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
如何判別導管出口之濕空氣為飽和狀態？（5 分）
思路引導 VIP
面對這類濕空氣冷卻問題，首要步驟是檢查『露點溫度』或比較『水氣分壓』。請先算出入口狀態的實際水氣分壓，再與出口溫度下的飽和水氣壓作比較。若前者大於後者，代表降溫過程必定產生結露現象，剩餘的濕空氣自然維持在相對溼度 100% 的飽和狀態。
小題 (二)
求此濕空氣離開烘乾機以及導管出口處之絕對溼度。（5 分）
思路引導 VIP
看到濕空氣計算題，首要任務是釐清各狀態的溫度與相對濕度，並找出對應的飽和蒸汽壓。若題目未給定總壓，應在作答時自行明列合理假設（如標準大氣壓 101.325 kPa），接著利用水蒸汽分壓與總壓的關係式代入絕對濕度公式求解。
小題 (三)
排氣過程之散熱量及排水量。（10 分）
思路引導 VIP
面對濕空氣冷卻降溫問題，考生應首先確立系統為穩態穩流（SSSF），並假設總壓為標準大氣壓。解題策略為：利用相對濕度求出進出口水氣分壓與濕度比，兩者之差即為排水量；接著代入濕空氣混合物焓值公式，配合能量守恆定律即可求出散熱量。