高考申論題
109年
[農業機械] 熱力學
第 四 題
有一以水為工作流體之再生循環如下圖所示，蒸氣離開鍋爐（Boiler）進入渦輪機（Turbine）的狀態為4 MPa（P5）及400 °C（T5），經渦輪機之膨脹過程至500 kPa時（P6），部分蒸氣會被抽離至飼水加熱器（Feedwater heater, FWH）用來加熱飼水（Feedwater），在飼水加熱器的壓力為500 kPa，而飼水離開飼水加熱器的狀態為壓力500 kPa的飽和水（Saturated water），而在渦輪機中未被抽離的蒸氣會繼續膨脹至10 kPa（P7）。根據下表數據，計算在渦輪機中被抽離加熱飼水蒸氣的比例以及整個循環的效率。假設膨脹過程為等熵過程（Isentropic process），且工作流體流經鍋爐或冷凝器（Condenser）的前後並未產生壓力變化。（30分）
(附表數據擷取：
P = 4 MPa, T = 400 °C 蒸氣: h = 3213.6, s = 6.7690
飽和蒸氣表:
P = 500 kPa: v_f=0.001093, v_g=0.3749, h_f=640.23, h_g=2748.7, s_f=1.8607, s_g=6.8213
P = 10 kPa: v_f=0.001010, v_g=14.67, h_f=191.83, h_g=2584.7, s_f=0.6493, s_g=8.1502)
(附表數據擷取：
P = 4 MPa, T = 400 °C 蒸氣: h = 3213.6, s = 6.7690
飽和蒸氣表:
P = 500 kPa: v_f=0.001093, v_g=0.3749, h_f=640.23, h_g=2748.7, s_f=1.8607, s_g=6.8213
P = 10 kPa: v_f=0.001010, v_g=14.67, h_f=191.83, h_g=2584.7, s_f=0.6493, s_g=8.1502)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為標準的再生朗肯循環（Regenerative Rankine Cycle）分析。解題關鍵在於先透過等熵膨脹條件確定渦輪機各出口點的焓值，接著利用開放式飼水加熱器（FWH）的能量平衡求出抽氣比例，最後計算淨功與鍋爐總輸入熱量以求得循環熱效率。
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
【解題思路】運用等熵膨脹條件與熱力學性質表求出各節點的焓值，並透過開放式飼水加熱器（FWH）的能量平衡方程式求得抽氣比例，最後計算淨功與輸入熱量以求取熱效率。 【詳解】 已知：
▼ 還有更多解析內容