民國115年 普通考試 輪機技術 船舶主機概要
第3題
試分別繪製封閉式布萊登循環（Brayton cycle）的溫度-熵圖與壓力-容積 圖，並說明各個理想過程。（25 分）
題目
試分別繪製封閉式布萊登循環（Brayton cycle）的溫度-熵圖與壓力-容積 圖，並說明各個理想過程。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、循環定義與假設：封閉式布萊登循環（closed Brayton cycle）係定量工作流體在閉合迴路中循環，依序流經壓縮機、加熱器、渦輪與冷卻器。理想化採空氣標準假設：工作流體為理想氣體、比熱固定、壓縮與膨脹為可逆絕熱（等熵）、加熱與放熱為等壓過程，並忽略管路壓降與動能變化。
- 二、溫度-熵圖（T-s diagram）之繪製：橫軸為熵 s、縱軸為絕對溫度 T。1→2 為等熵壓縮，呈垂直上升線，熵不變而溫度由 T1 升至 T2；2→3 為等壓加熱，呈向右上傾斜曲線，溫度升至 T3、熵增加；3→4 為等熵膨脹，呈垂直下降線至 T4；4→1 為等壓放熱，呈向左下傾斜曲線回到狀態 1。封閉曲線 1-2-3-4 所圍面積即淨輸出功，兩條等壓線向右上傾斜且高壓線位於上方。
- 三、壓力-容積圖（P-V diagram）之繪製：橫軸為比容 v、縱軸為壓力 p。1→2 為壓縮過程，壓力由 p1 升至 p2、容積減小，曲線陡升；2→3 為等壓加熱，壓力維持 p2、容積由 v2 增至 v3，呈水平向右直線；3→4 為等熵膨脹，壓力由 p2 降至 p1、容積增大，曲線下降；4→1 為等壓放熱，壓力維持 p1、容積由 v4 減至 v1，呈水平向左直線。順時針封閉面積代表淨輸出功。
- 四、各理想過程之意義：1→2 壓縮機消耗功，2→3 加熱器加入熱量，3→4 渦輪輸出功，4→1 冷卻器排出熱量；淨功等於渦輪功減壓縮機功。其熱效率可表為 η=1−T1/T2=1−1/rp^((k−1)/k)，其中 rp 為壓比、k 為比熱比，顯示壓比愈高、效率愈佳；若增設回熱器（regenerator）利用排氣餘熱，可再提升效率。
- 五、繪圖提醒：作答時應標明四個狀態點、箭頭方向、座標軸名稱與單位，並註明 p1、p2 兩條等壓線及 1-2、3-4 兩條等熵線；T-s 圖須呈現兩條向右上傾斜之等壓線，P-V 圖須呈現兩條水平等壓線，且高壓等壓線在 P-V 圖上位於上方、在 T-s 圖上位於右上方，避免將等壓線誤繪為水平或垂直。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。