高考申論題
112年
[機械工程] 熱力學
第 一 題
📖 題組：
一、 給予數據：甲烷100 kPa，vf = 0.002366 m3/kg，vg = 0.55665 m3/kg， hf = -286.5 kJ/kg，hg=223.83 kJ/kg。
一、 給予數據：甲烷100 kPa，vf = 0.002366 m3/kg，vg = 0.55665 m3/kg， hf = -286.5 kJ/kg，hg=223.83 kJ/kg。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
(一)有一400 m3之儲存槽儲存液態天然氣。天然氣之主要成分為甲烷。儲存槽內之甲烷壓力為100 kPa，液態及氣態之體積占比分別為98%及2%。請問儲存槽內甲烷之質量為何？甲烷之乾度為何？（10分）
思路引導 VIP
看到本題，首先要辨識出這是關於「飽和液氣混合物」的基本性質計算。首先利用給定的總體積與體積占比，分別求出液態與氣態的體積。接著，利用題目給定的100 kPa下之比容數據（vf與vg），將體積轉換為各自的質量。最後將兩者相加得到總質量，並利用乾度的定義（氣態質量除以總質量）計算出乾度。
小題 (二)
(二)在燃氣發電中，需先將液態天然氣汽化，釋放之能量稱為冷能。請問(一)之天然氣汽化至100 kPa之飽和蒸汽釋放之冷能。（10分）
思路引導 VIP
本題重點在於計算等壓汽化過程中所吸收的熱量（即題目所稱之『冷能』）。需先找出初始狀態與最終狀態的總焓值。最終狀態為100 kPa下的飽和蒸汽，初始狀態則為前一題所求得的極低乾度混合物。過程所吸收的熱量等於最終總焓減去初始總焓，實質上等同於將剩餘的液態甲烷全數汽化所需的潛熱。