第 一 題

看到比較不同高溫熱源的熱機效率，應直覺想到「卡諾循環效率（η = 1 - TL/TH）」作為理論上限。但身為工程師不能只看理論，必須進一步探討實際循環特性：燃氣氣渦輪機（布雷頓循環）排氣溫度極高，若僅為單循環，其實際熱機效率未必優於燃煤的朗肯循環，必須點出「複循環（Combined Cycle）」才是真正提升整體效率並取代燃煤機組的關鍵所在。

看到「廢熱回收限制」，應立即聯想到熱回收蒸汽產生器（HRSG）的兩大核心限制：熱力學上的『夾點溫差（Pinch Point）』與材料化學上的『酸露點腐蝕』。答題時須透過描述 T-s 圖中燃氣變溫放熱曲線與水定溫蒸發曲線的幾何關係，結合熱力學第二定律，說明為何熱量無法被百分之百回收。

考生應先比較布雷登循環（等熵壓縮/膨脹、等壓傳熱）與愛立信循環（等溫壓縮/膨脹、等壓傳熱附理想回熱）的過程差異。答題分兩層次：首先點出『無限多段中間冷卻、無限多段再熱加理想回熱』的系統改造手段；接著利用理想回熱使外部熱交換僅發生於定溫 $T_H$ 與 $T_L$ 的特性，結合可逆過程的熱力學定義，推導出其熱效率公式與卡諾循環一致。