高考申論題
107年
[機械工程] 熱力學
第 三 題
三、某種煤炭經過元素分析（ultimate analysis of coal）後，其成分分析結果如下表所列，這些數據為質量分率（mass fraction）。假設此煤炭在發電廠鍋爐中和 120%理論空氣（theoretical air）進行燃燒，燃燒產物有 SO2、H2O、CO2及 N2，求其以質量為基底的空燃比（air-fuel ratio on mass basis）。（25 分）
| 成分 | H2O | H | C | S | N | O | Ash |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 原子量 | - | 1 | 12 | 32 | 14 | 16 | - |
| 質量分率（%） | 28.9 | 3.5 | 48.6 | 0.5 | 0.7 | 12.0 | 5.8 |
| 成分 | H2O | H | C | S | N | O | Ash |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 原子量 | - | 1 | 12 | 32 | 14 | 16 | - |
| 質量分率（%） | 28.9 | 3.5 | 48.6 | 0.5 | 0.7 | 12.0 | 5.8 |
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為固體燃料燃燒計算。首先設定計算基準，例如取 1 kg 的煤炭。依據各成分的質量分率，求出 1 kg 煤炭中各元素的質量。接著針對可燃元素（碳 C、氫 H、硫 S）分別寫出與氧氣的化學反應式，計算所需的理論氧氣質量。記得扣除煤炭自身所含的氧質量。算出實際需外界提供的理論氧氣量後，依據空氣中氧氣的質量分率（約23.3%）換算為理論空氣質量。最後乘上 120% 得到實際空氣質量，再除以 1 kg 燃料即得空燃比。
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【考點分析】 考查固態燃料（煤炭）元素分析的化學計量、理論氧氣需求量計算、空氣質量組成轉換及過剩空氣下的空燃比（AFR）計算。 【理論/法規依據】
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