渦輪機 申論題歷屆試題與參考架構
高考三級，民國 103～115 年共 13 份試卷、56 題，其中 54 題附參考答題架構。考這一科的類科：輪機技術。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
115 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請繪製具再熱器之燃氣渦輪機系統裝置圖，以及該系統理論循環之壓力-容積圖與溫度-熵圖，並說明其熱力循環之過程。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
再熱式燃氣渦輪機循環是在布雷頓循環（Brayton cycle）基礎上，於高壓渦輪與低壓渦輪之間加裝再熱燃燒室，使膨脹作功分兩階段進行，提高比功輸出。作答時先畫系統圖，再畫 P-v 圖與 T-s 圖，最後逐段說明各過程。
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- 2
以燃氣渦輪機為主機之船舶，其控制系統依位置進行區分，試問有那些控制位置且具備之控制功能為何？（25 分）
（25 分）
- 3
於船舶航行期間，蒸汽渦輪機運轉應注意事項有那些？（25 分）
（25 分）
- 4
蒸汽渦輪機運轉前之暖機準備與作業事項有那些？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機轉子與汽缸質量大，若冷態直接通入蒸汽會因溫差過大產生熱應力與熱變形。暖機的目的是使各部均勻受熱、排除凝水，作答應依準備工作與暖機作業兩階段說明。
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114 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請繪出開放循環式燃氣渦輪機基本元件的配置系統圖。以英文標示其各基本元件，並說明其作動的情形。（20 分）
（20 分）
- 2
比較採用燃氣渦輪機和採用柴油機作為動力主機的優缺點，請詳述之。（20 分）
（20 分）
- 3
密閉循環式燃氣渦輪機與開放循環式燃氣渦輪機有那些不同？試繪圖說明之，並說明其優點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
密閉循環式燃氣渦輪機的工作流體在封閉迴路中反覆循環，不與大氣直接接觸，熱量由外部熱交換器供給；開放循環則吸入大氣空氣、燃燒後排出。答題要先畫兩者示意圖，再比較差異與密閉式的優點。
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- 4
現今大約有五種型式的液態燃料噴嘴被廣泛應用於燃氣渦輪機燃燒室，分別是那五種？每一種型式各有利弊，請說明之。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機燃燒室的液態燃料噴嘴常見型式包括壓力霧化式、空氣輔助霧化式、氣動（空氣噴流）霧化式、蒸發式與旋轉（離心）式等。答題須列出五種並逐一說明原理與利弊。
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- 5
燃氣渦輪機監視系統至少應包括那些項目？（20 分）
（20 分）
113 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請繪製典型軸流式壓縮機與渦輪機之動葉速度向量圖，說明壓縮機與渦輪機動葉旋轉時分別輸入功與輸出功之原理。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
軸流式壓縮機與渦輪機的動葉，以速度三角形（速度向量圖）分析氣流相對於葉片的速度變化。壓縮機動葉對氣體作功使其能量增加；渦輪動葉則由氣體推動葉片而輸出功。兩者皆可由歐拉方程式（Euler turbomachine equation）說明。
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- 2
請於溫熵圖（Temperature entropy diagram）中繪製下圖示蒸汽渦輪動力廠之熱力循環，並依據圖中標示各熱力狀態之焓值，計算此循環之熱效率以及此動力廠輸出 70300 瓦功率時所需之蒸汽質量流率。 （25 分）
（25 分）
參考架構・破題
圖示為具一只開放式（混合式）給水加熱器的再生朗肯循環：蒸汽在 1 進渦輪機，於 2 抽出部分蒸汽進給水加熱器，其餘膨脹到 3 排入冷凝器。解題關鍵是先用加熱器的能量平衡求抽汽分率 y，再算渦輪功、泵功、加熱量。
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- 3
請列舉蒸汽渦輪推進機組冷凝器真空徐緩降低之原因。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪推進機組的冷凝器真空若徐緩下降，表示某項因素在逐漸惡化，並非突發故障。答題可依冷卻水側、蒸汽空氣側與抽氣設備三方面歸納，並註明對機組效率的影響。
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- 4
請說明使用節流閥調整蒸汽渦輪機流量之主要缺點，並繪製噴嘴控制閥簡圖，闡述其控制蒸汽流量之原理及其主要優點。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機控制流量的方式主要有節流調節與噴嘴調節兩類。節流閥是以閥門開度改變蒸汽通過壓力降，會造成節流損失；噴嘴調節則依負載分組開啟噴嘴，能降低部分負荷損失。答題先講節流缺點，再繪圖說明噴嘴控制閥原理與優點。
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112 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請繪一簡圖說明簡單衝動式蒸汽渦輪機的蒸汽通過噴嘴與葉片時，其壓力與速度之變化情形。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
簡單衝動式（單級單列，如 De Laval 型）渦輪機的能量轉換分兩步：蒸汽先在固定噴嘴內膨脹，壓力能全部轉為動能；再於動葉內只改變流向、不再膨脹，把動能轉為軸功。作答重點是畫出噴嘴與葉片沿流動方向的壓力線與速度線。
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- 2
關於燃氣渦輪機之理想密閉之熱力循環，試繪該循環之溫度—比熵圖，以及壓力—比容圖，並說明各個過程。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
題目所稱理想密閉循環，即燃氣渦輪機的理想 Brayton 循環：由兩個等壓過程與兩個等熵過程組成，工作流體視為理想氣體，以外部加熱與放熱取代燃燒與排氣。作答需畫出 T-s 圖與 P-v 圖並逐一說明四個過程。
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- 3
燃氣渦輪機於操作過程中可能發生不正常的起動，請說明發生之情況與原因。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機不正常起動，常見型態有熱起動（超溫）、濕起動（掛火失敗、燃油積存）、懸掛（轉速卡住不升）、無法點火、起動失敗與跳俥等。作答時以「現象、原因、後果」逐項列出。
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- 4
請說明蒸汽渦輪機於運轉過程中，由渦輪機本體所造成異常震動現象之原因。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機的異常振動來源可分為本體（轉子、軸承、汽缸、汽流）與外部（基座、對中、聯軸器）兩類，本題限定「渦輪機本體」，故以轉子不平衡、軸彎曲、軸承、汽缸熱變形、汽流激振等為主。
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111 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
渦輪機某級葉片於理想等熵膨脹條件之焓降落 85 (kJ/kg)，其速度向量圖如下所示：∆Vw V0（噴嘴出口速度）= 290 (m/s) V1 = 150 (m/s) V2 V2 = 350 (m/s) V0 V3（進入次級葉片之出口速度）= 200 (m/s) Va2 Va1 C（動葉切線速度）= 175 (m/s) V3 Va1 = 120 (m/s) V1 Va2 = 140 (m/s) ∆Vw = 410 (m/s) C若此級渦輪葉片之迴轉半徑為 1 公尺，其工作流體質量流率為 0.5 (kg/s)，請回答下列問題：（每小題 5 分，共 20 分）
（一）輸出轉矩為何？
（二）軸向推力之大小及方向為何？
（三）輸出功率為何？
（四）葉片之等熵效率為何？
（20 分）
參考架構・破題
本題是以速度三角形求單級衝動／反動葉片的作用力與功。由圖可知 V0 為噴嘴出口絕對速度、V1 為進口相對速度、V2 為出口相對速度、V3 為出口絕對速度，ΔVw = 410 m/s 為進出口切向（旋渦）速度變化量，Va1、Va2 為進出口軸向分速。用動量方程式依序求轉矩、軸向力、功率，再與等熵焓降比較求效率。
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- 2
請繪製中間冷卻式與再生式循環之燃氣渦輪機系統圖，並於溫熵圖中繪製其對應之熱力循環。應用此熱力循環圖，請說明為何裝設中間冷卻器以及再生器能提高循環熱效率。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
中間冷卻與再生皆為改善燃氣渦輪機 Brayton 循環的措施：中間冷卻降低壓縮功，再生利用排氣餘熱預熱壓縮空氣以減少燃料加熱量。題目要求系統圖、T-s 圖與效率提升的原理。
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- 3
請繪製使用兩段式再生循環預熱給水之蒸汽渦輪機系統圖，及其對應之熱力循環圖。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
蒸汽動力廠使用再生循環時，自渦輪中途抽出部分蒸汽加熱給水，以減少鍋爐所需加熱量、提升熱效率。兩段式即在兩個壓力位置抽汽，分別送入兩個給水加熱器。本題要求系統圖與對應的 T-s 圖。
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- 4
請說明蒸汽渦輪機內部開放檢查時應特別注意之機件及其檢查項目。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機開放檢查是在停機、冷卻、洩壓、隔離蒸汽與電源、掛牌上鎖之後，打開汽缸檢視內部零件狀況，目的在發現磨損、腐蝕、裂痕、積垢與間隙異常。作答可依機件別列出檢查項目。
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- 5
請說明蒸汽渦輪機起動困難之原因。（20 分）
（20 分）
110 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
船舶蒸汽渦輪機，依蒸汽流動型態分類，可分為那些種類？請詳述之。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
船舶蒸汽渦輪機若依蒸汽在渦輪機內的流動型態分類，主要是依蒸汽流動方向與流路，可分為軸流式、輻流式（徑流式）、切向流式與混合流式等，其中船舶主機以軸流式最常見。
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- 2
一部以簡單理想郎肯循環（Rankine cycle）運轉的蒸汽渦輪機，水蒸汽在3 MPa 與 350○C 進入渦輪機，而在 75 kPa 的壓力下於冷凝器內被凝結，試求此循環的熱效率。（25 分）飽和水蒸汽表壓力 比容(m3/kg) 焓(kJ/kg) 熵(kJ/kg.K) kPa 飽和液 飽和汽 飽和液 蒸發 飽和汽 飽和液 蒸發 飽和汽P vf vg hf hfg hg sf sfg sg 75 0.001037 2.2172 384.44 2278.0 2662.4 1.2132 6.2426 7.4558過熱水蒸汽表壓力P = 3 MPa, 溫度T = 350○C焓 h (kJ/kg) 熵 s (kJ/kg.K) 3116.1 6.7450
（25 分）
參考架構・破題
簡單理想朗肯循環由四個過程組成：泵等熵壓縮、鍋爐定壓加熱、渦輪等熵膨脹、冷凝器定壓放熱。關鍵在利用 s1 = s2 求渦輪出口濕蒸汽乾度，再算渦輪功、泵功與加熱量。
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- 3
重型船用燃氣渦輪機的維護保養可分為那四個階段？其中運轉檢查所需監控之項目為何？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
重型船用燃氣渦輪機的維護保養，一般依運轉時數或保養範圍分成不同階段，包括運轉中檢查、定期預防保養、拆檢（部分大修）與全面大修。本題要求說明四個階段，並特別說明運轉檢查需監控的項目。
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- 4
依氣體流動方式燃氣渦輪機循環可分為那兩大類？並請分別繪圖敘述其循環性質。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機依氣體（工作流體）在循環中的流動方式，可分為開式循環與閉式循環兩大類。開式循環的空氣自大氣吸入、燃燒後排回大氣；閉式循環的工作流體在封閉迴路中反覆使用，熱量經熱交換器傳入與排出。
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109 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
蒸汽渦輪機系統中冷凝器真空下降的可能原因為何？請詳述之。（25分）
（25 分）
- 2
請敘述蒸汽渦輪機系統內疏水（drain）形成的原因及其影響，並說明排除疏水的方式。（25分）
（25 分）
- 3
燃氣渦輪機監控系統所監視之內容為何？請詳述之。（25分）
（25 分）
- 4
有一燃氣渦輪機動力廠的壓力比（pressure ratio）為8，以理想的布雷頓循環（Brayton cycle）運轉，氣體溫度於空氣壓縮機與渦輪機的入口分別為20℃與1000℃。使用空氣標準（air-standard）分析的假設，請計算：
（一）回功比（back work ratio）和熱效率。（10分）
（二）現擬探討實際與理想的布雷頓循環之差異性，當空氣壓縮機與渦輪機的等熵效率分別為80%與85%時，則此時的回功比與熱效率為何？（15分）（定壓比熱：Cp=1.005 kJ/(kg-K)，比熱比：k=1.4）
（25 分）
參考架構・破題
本題以冷空氣標準、定比熱且無燃燒室壓降處理。先用等熵溫壓關係求壓縮機出口與渦輪出口溫度，再分別由壓縮功、渦輪功及加熱量求回功比與熱效率；實際循環只將兩部機械的出口溫度依等熵效率修正。
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108 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
燃氣渦輪機在運轉中之作業須以那兩個參數為主要的控制？此兩個參數各自的增加速度相對比較，對燃氣渦輪機會造成什麼影響？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪運轉的兩個核心受控量是轉子轉速與燃氣溫度，實務上由燃料流量及其增加率協調控制。兩者在加速過程若不匹配，會分別逼近高溫、超速、熄火或壓縮機失速等限制。
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- 2
在燃氣渦輪機設計上，需將那些特性損失納入評估？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
實際燃氣渦輪不可能完全符合定比熱、無摩擦、無壓降的理想布雷頓循環。設計評估應沿氣流路徑建立損失帳，再加入冷卻、洩漏、機械與輔機耗功，觀察其對輸出與熱效率的綜合影響。
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- 3
如何區別飽和蒸汽與過熱蒸汽？為何船用蒸汽渦輪主機需使用過熱蒸汽而不使用飽和蒸汽當工作流體？（20 分）
（20 分）
- 4
單向軸流式渦輪機有衝動式與反動式的分類，其中何種單向軸流式渦輪機產生無法自行消除的軸向推力？為什麼？以何裝置消除此軸向推力？（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
單向軸流式渦輪中，反動式會產生不能由同向各級自行抵消的顯著軸向推力；原因是動葉內仍有壓力下降，轉子葉片前後存在靜壓差。主要以平衡活塞或假軸裝置抵消，剩餘推力再由推力軸承承受。
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- 5
一再生式布萊頓循環，壓力比是 10，等壓比熱(Cp) = 1.005 kJ/kg-K，循環最高溫度為 1700 K，空氣進入壓縮機之溫度與壓力分別為 300 K 及1 bar。若考慮空氣為理想氣體，比熱比(k) = 1.4 及再生器的效率為 75%，計算此循環熱效率。 （25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題先按理想壓縮機與理想渦輪求各狀態溫度，再以再生器有效度求壓縮空氣預熱後溫度。再生只減少外加熱量，不改變理想壓縮功與渦輪功，因此可由淨功除以燃燒室加熱量求熱效率。
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107 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
燃氣渦輪機所使用之燃油，在實用操作上可能遭遇到何種污染？敘述其因應之道。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪燃油污染不只造成濾器堵塞與燃燒不良，鹽類及金屬更會在高溫部件形成沉積、腐蝕。作答宜按污染物種類說明危害，再提出「進料檢驗—儲存分離—淨化調質—運轉監測」的防治鏈。
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- 2
渦輪機藉著增加附屬裝置來達成提升燃氣渦輪機循環熱效率或輸出功率，敘述可能的添加之裝置與其裝置功能？（25 分）
（25 分）
- 3
燃氣渦輪機所使用的潤滑油可以藉由何種方式冷卻？詳細說明之。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪潤滑油的冷卻方式可依最終散熱介質分為水冷與氣冷，船舶常以中央淡水間接帶走熱量；部分系統也利用燃油作為吸熱介質。作答除列方式，還要交代流路、控溫及防止油水互漏。
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- 4
試述渦輪機噴嘴之冷卻方式。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
渦輪機噴嘴直接承受高溫燃氣與高速流動，冷卻目的在使金屬溫度低於材料容許值、降低熱應力並維持噴嘴喉部幾何；作答宜依冷卻介質、內外部流路及各方式的作用機理分類。
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106 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試說明船用燃氣渦輪機操控系統的功能，介紹其種類及相關的操控功能。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
船用燃氣渦輪機操控系統的任務，是把駕駛台或機艙的負荷指令轉成安全、平順且經濟的燃油與轉速控制，同時監視限制值並在異常時保護機組。可依控制架構種類及各運轉階段功能作答。
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- 2
試繪出具有一組再生器（regenerator）、一組過熱器（superheater）及一組再熱器（reheater）的蒸汽渦輪機循環系統方塊圖；假定循環為理想循環，請繪出該循環的溫度-比熵圖，並說明相關組件的熱力過程。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題應先以流程方塊圖確立理想再生、過熱及再熱郎肯循環，再把各設備過程逐一投影到溫度－比熵圖；圖上須標明狀態點、流向、等熵與等壓過程，文字則解釋熱量與功的交換。
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- 3
如果複速衝動式渦輪機包含一列噴嘴、兩列動葉片及一列靜葉片，並且噴嘴角度及靜葉片、動葉片之進、出口的角度都為零度。當忽略輪葉和工作流體間的摩擦時，請寫出輪葉最大作功的公式，並推導出最佳輪葉速度與工作流體進口速度間的關係式。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題是兩列動葉的 Curtis 複速衝動級。所有角度為零且忽略摩擦時，速度均沿輪周方向，故可用各列動葉的歐拉渦輪功相加；先建立每列進出口絕對速度，再對輪速微分求最大功。
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- 4
試說明當值人員於渦輪機運轉中的注意事項。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
渦輪機運轉值勤的核心是維持蒸汽或燃氣、潤滑、軸系與負荷在允許範圍，藉趨勢監視及早辨認異常，並在危及人員或設備時依程序減載或緊急停機。作答可按接班、巡檢、操作與事故處置展開。
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- 5
試分別說明燃氣渦輪機動力廠的壓縮機葉片及渦輪機輪葉的保養事項。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
壓縮機葉片與渦輪輪葉雖同屬旋轉葉列，但前者主要受進氣污染、腐蝕與異物損傷，後者另承受高溫、熱疲勞、氧化及蠕變；保養應依清潔、檢查、量測、修復與防止再發的流程分述。
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105 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
有一以理想氣體空氣為工作流體，依據簡單理想布雷登循環（Simple Actual Brayton Cycle）運作的燃氣渦輪機動力廠（Gas Turbine Power Plant），其最高運作溫度（T3）為 1600K，環境溫度（T1）為 300K，壓力比（Pressure Ratio，PR = P2 / P1）為 40。請計算此燃氣渦輪機動力廠的：（每小題 10 分，共 40 分）
（一）壓縮機出口溫度（T ,K）。
（二）渦輪機出口溫度（T4, K）。
（三）渦輪機淨輸出功（net work out, ωnet, kJ/kg） 。
（四）熱效率（thermal efficiency, ηth）。計算過程所需使用空氣表（Air Table）與方程式如下：T 為溫度（K） ，h 為焓值（enthalpy, kJ/kg），Pr 為相對壓力（relative pressure）。T（K） h（kJ⁄kg） Pr T(K) 300 300.19 1.386 1600 620 628.07 18.36 P2 = P3 630 638.63 19.84 820 843.98 52.59 300 P1 = P4 1 840 866.08 57.60 S 1600 1757.57 791.20 Pr2s P Pr4s P = 2 , = 4 , qin =h3 − h2 , = − , = Pr1 s P1 Pr3 s P3
（40 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 2
請繪出依據理想郎肯循環（Ideal Rankine Cycle）的蒸氣渦輪機動力廠之系統示意圖與其所對應的溫度-熵值圖（T-s Diagram），並說明可以那些方式來增加此循環的熱效率。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
理想郎肯循環由泵、鍋爐、渦輪與冷凝器構成；答題先讓系統圖與溫度－熵圖的狀態點完全對應，再由提高平均吸熱溫度、降低平均排熱溫度及減少不可逆損失三個方向說明提升熱效率的方法。
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- 3
請說明渦輪機產生劇烈震動之處理原則與可能原因。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
劇烈振動可能迅速造成軸承、軸封、葉片與轉子損壞，處置原則是先保護人員與機組，再辨別量測真偽及振動型態；不得在振動持續惡化時反覆升降速試探。答案宜分立即處置與可能原因。
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- 4
蒸氣渦輪機組主機緊急切斷器（Main Engine Emergency Trip Equipment）有那幾種？並說明其運作時機。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
主機緊急切斷器的功能，是在危及渦輪、軸系或人員的狀況下迅速卸去跳脫油壓或直接切斷主汽，使主汽閥及調節閥關閉。作答宜將人工、機械超速與自動保護跳脫分型，並說明各自動作時機。
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104 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
蒸汽渦輪機於備用（standby）時之處置及注意事項，試詳述之。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機備用的目標，是保持機組溫度均勻、轉子不彎曲、潤滑及真空輔機可用，並防止蒸汽凝結、水擊與腐蝕，使接獲命令後能安全迅速起動。答案宜按停機後、備便期間及起動前分段。
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- 2
請繪一具有中間冷卻器（intercooler）（兩階段壓縮）、再熱器（reheater）（兩階段膨脹）與再生器（regenerator）的燃氣渦輪機系統圖，並詳述中間冷卻器、再熱器與再生器於此系統之功能。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題是具兩級壓縮、兩級膨脹與回熱的改良 Brayton 循環。應先畫清空氣與燃氣的單一路徑，再以降低壓縮功、增加膨脹功及回收排氣熱三個觀念說明中間冷卻、再熱與再生的功能及代價。
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- 3
燃氣渦輪機的安全保護裝置有那些？試詳述之。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機安全保護採警報、限制、減載與跳脫的分層設計，目的在防止超速、高溫、失油、喘振、火災及轉子機械損壞。作答宜依被保護的危害分類，並說明感測、動作與停機後處置。
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有一簡單理想布雷登循環燃氣渦輪機動力廠，其壓力比（pressure ratio）為 10，此循環的最低溫度及最高溫度分別為 290 K 和 1100 K。若工作流體為空氣，請使用附表中的數據，於計算前先寫出您的假設，試求⑴壓縮機出口溫度；⑵回功比（back work ratio）；及其⑶熱效率。（25 分）其中，空氣的理想氣體性質如下（T 為溫度，h 為焓，Pr 為相對壓力，u 為內能，vr為相對比容）：T (K) h (kJ/kg) Pr u (kJ/kg) vr 290 290.16 1.2311 206.91 676.1 550 555.74 11.86 396.86 133.1 560 565.17 12.66 404.42 127.0 600 607.02 16.28 434.78 105.8 610 617.53 17.30 442.42 101.2 1100 1161.07 167.1 845.33 18.896
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
103 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
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某動力場係由燃氣渦輪機與蒸汽渦輪機複合而成，燃氣渦輪機之排氣流入蒸汽渦輪機組之蒸汽產生器（steam generator），並於此處噴入燃油提供產生蒸汽之熱源。燃氣渦輪機進氣溫度為 25℃，其壓縮比為 6：1，熱力循環最高溫度為 600℃。於蒸汽渦輪機組之蒸汽產生器中，噴入之燃油將燃氣溫度提高至 800℃後，以 200℃之排氣溫度離開。蒸汽渦輪機組蒸汽進入渦輪機之壓力為 60 bar、溫度為 600℃；其冷凝器壓力為 0.05 bar。若此動力場輸出之總功率為 10 MW，請計算流經燃氣渦輪機之空氣量、流經蒸汽渦輪機之蒸汽量以及此複合循環之熱效率。（25 分）計算條件：燃氣渦輪機工作流體之定壓比熱為 1.11 kJ/kg-K、定壓比熱與定容比熱之比熱比為 1.4。燃氣渦輪機及蒸汽渦輪機之熱力循環圖分別如下：燃氣渦輪機循環 蒸汽渦輪機循環 蒸汽渦輪機循環條件3 1 h1=3657 kJ/kg h2=2183 kJ/kg 4 h3=138 kJ/kg h4=138 kJ/kg 4 3 2 1 忽略泵功率
（25 分）
參考架構・破題
本題是附加燃燒式燃氣—蒸汽複合循環的能量平衡。先由理想布雷登循環求燃氣渦輪機單位空氣淨功，再以蒸汽產生器熱平衡連結空氣量與蒸汽量，最後用總功率及全部外加熱量求效率。
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蒸汽渦輪機依照級分類（Classify by stage），可分為那些種類？並請繪圖說明。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機按級的作功方式，可由單級衝動式向各種複級衝動式及多級反動式展開。作答除列名稱，應以葉列配置及壓力、絕對速度沿軸向的變化圖，說明每一型式如何分配焓降。
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請列舉燃氣渦輪機之起動方法及可能發生之不正常起動情形。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
燃氣渦輪機起動的核心，是由外部起動機帶動轉子達到點火轉速，建立燃油與點火後持續加速，直到渦輪輸出足以自持並脫離起動機。答案宜先按能源列起動方法，再依起動程序列異常現象、原因與處置。
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請說明蒸汽渦輪機內、外部損失之種類及形成這些損失之原因。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
蒸汽渦輪機損失可按能量轉換發生位置分為內部損失與外部損失：前者發生於蒸汽通流、膨脹與葉輪附近，使內效率下降；後者發生於軸系、機殼對環境及機外傳動，使軸端可用功再降低。
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題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。