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普考申論題 105年 [輪機技術] 船舶主機概要

第 一 題

📖 題組:
蒸汽渦輪機設置下列防止洩漏裝置,試分別說明下列位置之蒸汽洩漏損失,以及設置各裝置之防止洩漏方式。 (一)軸迫緊損失與軸衛帶。(8 分) (二)隔板迫緊損失與隔板衛帶。( 6 分) (三)葉尖洩漏損失與葉尖防漏裝置。(6 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

軸迫緊損失與軸衛帶。(8 分)

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解題時應將轉軸穿越外殼的兩端分開思考:高壓端為蒸汽外洩損失熱能,低壓端為空氣漏入破壞冷凝器真空。接著需點出『軸衛帶』主要採用迷宮式迫緊結構,利用連續的節流作用與壓力降物理機制來增加流體阻力,並配合軸封蒸汽系統達到防漏目的。

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【破題】 蒸汽渦輪機之轉軸必須穿出靜止的汽缸外殼以連接負載,此穿越處因存在間隙而產生流體洩漏與能量耗損,故需設置軸衛帶(Gland Seal)加以防範。 【論述】

小題 (二)

隔板迫緊損失與隔板衛帶。( 6 分)

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本題重點在於分析衝動式渦輪機中『隔板與轉軸間隙』的蒸汽漏洩現象。作答時須先點出隔板兩側的『壓力差』是造成漏洩的主因,接著具體描述『隔板衛帶(迷宮式迫緊)』的相對空間安裝位置,並利用『節流作用』與『流阻』等專業術語解釋其防漏機制。

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【破題】隔板迫緊損失係因衝動式渦輪機隔板兩側之壓力差,導致蒸汽未經動葉片作功即由軸間隙流失,需藉由隔板衛帶的迷宮結構產生連續節流作用來抑制漏洩。 【論述】 一、隔板迫緊損失(損失原因)

小題 (三)

葉尖洩漏損失與葉尖防漏裝置。(6 分)

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考生看到此題應立刻聯想蒸汽渦輪機的「徑向間隙」問題。答題時須先點出『壓力差導致蒸汽不作功而旁通』的物理現象(損失原因),再說明利用葉端環與金屬薄片產生『節流作用與增加流阻』的機械設計(防止方式),務必將兩者分段論述並精確描述相對空間位置。

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【破題】本題探討蒸汽渦輪機內部流體因壓力差產生之旁通洩漏現象,以及利用節流作用增加流阻、降低洩漏量之動翼葉端防漏工程設計。 【論述】 一、葉尖洩漏損失(損失原因與物理現象)

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