高考申論題
111年
[核子工程] 工程熱力學
第 二 題
依據試題卷所給的質量與能量守恆方程式，請描述將下面題目的質量與能量方程式簡化到最終的特定方程式（Specific equations）；並請描述如何解得答案：
水蒸汽以相對可忽略的速度進入一絕熱的渦輪機，當時的狀態是 20 MPa 及 600℃，離開渦輪機時的壓力是 10 kPa，速度是 180 m/s，流量是 5.1 kg/s；渦輪機作功 1500 kW。假設為穩定流，同時假設你有軟體可以求得熱力性質，請問出口的溫度為何？（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對渦輪機等開放系統問題，首要步驟是建立控制體積並列出穩態穩流（SSSF）的質量與能量守恆方程式。接著根據題意條件逐一消去方程式中的零項（如絕熱、忽略位能與入口動能），化簡出出口焓值（$h_2$）的關係式，最後利用狀態公設，以兩個獨立強度性質（壓力與焓）透過軟體查表決定最終狀態。
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【解題思路】利用控制體積之穩態穩流（SSSF）質量與能量守恆定律，結合絕熱及忽略部分動位能等假設進行方程式化簡，求得出口焓值後再依狀態公設推算溫度。 【詳解】 一、 系統假設與已知條件
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