高考申論題
110年
[農業機械] 熱力學
第 一 題
📖 題組:
二、有一四衝程汽油引擎,其壓縮比為 10,缸數為 4,總排氣量為 2300 cc。進氣條件為 280 K,70 kPa,轉速為 2100 rpm,燃料燃燒供應之熱量為1800 kJ/kg。在冷空氣及引擎以理想 Otto 循環運轉假設下,試求此引擎之: 參考數據:空氣比熱比=1.4,等容比熱=0.717 kJ/kgK。
二、有一四衝程汽油引擎,其壓縮比為 10,缸數為 4,總排氣量為 2300 cc。進氣條件為 280 K,70 kPa,轉速為 2100 rpm,燃料燃燒供應之熱量為1800 kJ/kg。在冷空氣及引擎以理想 Otto 循環運轉假設下,試求此引擎之: 參考數據:空氣比熱比=1.4,等容比熱=0.717 kJ/kgK。
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
平均有效壓力(5 分)
思路引導 VIP
看到平均有效壓力(MEP),應聯想到其定義為『每循環之淨功』除以『排氣量』,或等價的『單位質量淨功』除以『單位質量排氣體積(比容差)』。本題需先利用冷空氣標準假設及壓縮比求出 Otto 循環之熱效率,計算出淨功,再利用進氣狀態及理想氣體方程式求出進氣比容,最終代入公式求得 MEP。
小題 (二)
循環最高溫度(5 分)
思路引導 VIP
看到理想 Otto 循環,應立即聯想其四個標準過程:等熵壓縮、等容加熱、等熵膨脹、等容散熱。本題求循環最高溫度(即等容加熱後的狀態 3 溫度),可先利用等熵壓縮關係式求出壓縮後溫度,再代入等容加熱的能量守恆公式計算即可。
小題 (三)
輸出功率(10 分)
思路引導 VIP
首先,運用冷空氣標準假設計算理想 Otto 循環的熱效率,並推算出單位質量的淨功。接著,由進氣狀態與總排氣量求得每次循環的進氣質量,並搭配四衝程引擎轉速特性(每兩圈完成一次循環)計算出空氣的質量流率,最終兩者相乘即可得出輸出功率。