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高考申論題 113年 [輪機技術] 內燃機

第 一 題

📖 題組:
三、試解釋下列名詞的意涵:(每小題 10 分,共 20 分) (一)燃油消耗率(Specific fuel consumption rate) (二)理論熱效率(Theoretical thermal efficiency)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

燃油消耗率(Specific fuel consumption rate)

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看到「燃油消耗率」,首先回想其物理意義:引擎產生單位功率所需消耗的燃油質量。作答時需列出定義、常用數學模型與單位(g/kW·h),並進階區分「制動燃油消耗率(BSFC)」與「指示燃油消耗率(ISFC)」,最後點出其在評估引擎燃油經濟性(萬有特性圖)上的實務意義。

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「燃油消耗率」(Specific Fuel Consumption, 簡稱 SFC)指內燃機在單位時間內產生單位功率(或作單位功)所消耗的燃油質量,是衡量引擎燃油經濟性與能量轉換效率的核心指標。 其物理數學模型為:$SFC = \frac{\dot{m}_f}{P}$,其中 $\dot{m}_f$ 為燃油質量消耗率(通常為 g/h 或 kg/h),$P$ 為引擎功率(通常為 kW),故常見物理單位為 g/(kW·h)。 依據計算基準的功率不同,其特徵包含:

小題 (二)

理論熱效率(Theoretical thermal efficiency)

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看到「理論熱效率」,首先要聯想到理想熱力學循環(如奧圖、柴油循環)下的淨功與輸入熱量比值。作答時除了寫出基本定義與公式,務必補充其基於空氣標準假設的「無損耗」特性,以及受壓縮比、比熱比影響的工程意義(即效能理論天花板)。

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【破題】「理論熱效率」是指內燃機在理想熱力循環中,系統輸出的淨功與輸入總熱量之比值,代表該引擎循環所能達到的能量轉換效能上限。 【論述】 一、定義與公式

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