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高考申論題 110年 [輪機技術] 內燃機

第 一 題

📖 題組:
某海運柴油之化學式可表示為 C14.2H24.2S0.15。S 之完全燃燒產物為 SO2。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

試求此海運柴油之理論計量空燃比(stoichiometric air-fuel ratio)。(10 分)

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看到此題應先寫出燃料與空氣(假設空氣體積比為氧氣:氮氣 = 1:3.76)的完全燃燒化學方程式,利用碳、氫、硫的原子數量守恆求出所需的理論氧氣莫耳數。接著,分別計算出參與反應的空氣總質量與燃料總質量,兩者相除即可得到理論計量空燃比。

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【解題關鍵】建立包含硫元素的完全燃燒反應方程式,並依據質量守恆計算「空氣總質量」與「燃料總質量」之比值。 【解答】 計算:

小題 (二)

此海運柴油燃燒時之燃料空氣當量比(fuel-air equivalence ratio)為 0.6 時,假設完全燃燒,試求燃燒產物中 SO2之排放濃度。(10 分)

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看到此題,首先應寫出該燃料的化學計量(完全)燃燒方程式,藉由氧原子平衡求出理論空氣(氧氣)莫耳數。接著,利用燃料空氣當量比($\phi=0.6$)求出實際輸入的空氣莫耳數,並列出實際的貧油燃燒方程式,計算出產物的總莫耳數。最後,以 $SO_2$ 的莫耳數除以產物總莫耳數,即可求得其排放濃度(常以 ppm 或 % 表示)。

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【解題關鍵】利用化學計量燃燒方程式求得理論空氣莫耳數,再代入當量比求得實際燃燒產物總莫耳數,進而計算 $SO_2$ 的莫耳分率。 【解答】 計算:

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