高考申論題
109年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
有一空調系統由一加熱盤管與一個供給100℃之飽和水蒸汽的加濕器構成。空氣以10℃、相對濕度70%且質量流率0.72 kg/s 進入加熱盤管；以20℃、相對濕度60%離開加濕器。已知此空調系統工作於1大氣壓（101.325 kPa）之環境。乾空氣之定壓比熱 cpa=1.005 kJ/kg．K，試計算：
有一空調系統由一加熱盤管與一個供給100℃之飽和水蒸汽的加濕器構成。空氣以10℃、相對濕度70%且質量流率0.72 kg/s 進入加熱盤管；以20℃、相對濕度60%離開加濕器。已知此空調系統工作於1大氣壓（101.325 kPa）之環境。乾空氣之定壓比熱 cpa=1.005 kJ/kg．K，試計算：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
加熱盤管之熱傳率（kW）。（10分）
思路引導 VIP
此題為經典的空氣調節過程，包含「純加熱」與「絕熱加濕」兩階段。看到此題，應先對狀態1與狀態3進行性質分析，利用相對濕度求出絕對濕度（ω）與焓值（h）。為簡化計算，可對「加熱盤管＋加濕器」作整體控制體積的能量守恆分析，便可直接求得所需熱傳率，而無需計算出中間狀態2的溫度。
小題 (二)
加濕器之加濕率（kg/s）。（10分）
思路引導 VIP
面對空調系統濕度變化問題，首先需確認為穩態穩流系統。核心思路是利用『乾空氣質量守恆』與『水蒸汽質量守恆』：分別透過兩狀態的溫度與相對濕度查表求出水蒸汽分壓，進而算出濕度比。最後，利用出口與入口濕度比之差乘以乾空氣質量流率，即可求得加濕率。
📜 參考法條
飽和水與飽和水蒸汽性質表