普考申論題
106年
[輪機技術] 船舶主機概要
第 三 題
三、為避免燃氣渦輪機的葉片長期在較高的溫度下工作，而致燒損或龜裂，常用的冷卻方式為何？試詳述之。（20 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，考生應直覺聯想到燃氣渦輪機為提升熱效率，渦輪入口溫度極高，需依賴『壓氣機抽氣』作為冷卻介質。解題邏輯應從空氣進入葉片的『空間路徑』出發，依序將冷卻方式由內而外（內部對流、撞擊冷卻、外部氣膜冷卻、發散冷卻）進行定義、物理機制與結構布置的層次解析。
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【破題】 燃氣渦輪機為提升整體熱效率，必須提高渦輪機入口溫度（TIT）。然而高溫燃氣極易導致葉片金屬材料產生潛變、燒損或熱應力龜裂。為防止此類熱損傷，工程上通常自壓氣機（Compressor）中段或末段抽取引出部分壓縮空氣，克服系統壓力降後，導入渦輪葉片進行冷卻。 【論述】
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渦輪葉片冷卻技術
💡 抽壓氣機空氣，採對流、撞擊、薄膜與發散冷卻防止葉片熱損傷。
| 比較維度 | 內部冷卻 (對流/撞擊) | VS | 外部冷卻 (薄膜/發散) |
|---|---|---|---|
| 物理機制 | 熱對流與動能撞擊 | — | 熱阻絕與表面隔離 |
| 關鍵構造 | 蛇形通道、內襯噴孔 | — | 表面氣孔、多孔材料 |
| 主要位置 | 葉片中心、前緣內側 | — | 葉片受熱面、前緣外部 |
💬現代渦輪葉片多採「複合式冷卻」，結合內外機制以達成最佳熱防護。
