高考申論題
109年
[航空器維修] 航空發動機基本原理
第 五 題
五、請說明霧化燃料噴嘴（atomized fuel spray nozzle）在不同的燃料壓力下所噴出後的燃料形狀與霧化的狀況。（20分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想到燃氣渦輪發動機中「旋流式燃料噴嘴（Simplex/Swirl Nozzle）」的噴霧發展過程。答題時需依時間與壓力遞增的順序（極低壓、中壓、高壓），分別具體描述燃料的「幾何形狀（如鬱金香狀、空心錐）」與「霧化品質（如液滴大小、薄膜破裂狀況）」，最後可補充壓力對噴霧角及燃燒效率的影響以提高專業度。
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【破題】 燃氣渦輪發動機使用霧化燃料噴嘴（通常為離心式或旋流式噴嘴）的目的是將液態燃料碎裂成微小液滴，以極大化燃料與空氣接觸的表面積，提升燃燒效率。燃料壓力是決定離心力大小的關鍵，在不同壓力階段下，噴出的燃料形狀與霧化狀況會有顯著的物理變化。 【論述】
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霧化噴嘴壓力變化
💡 燃料壓力驅動旋流離心力，使噴霧經歷水泡、鬱金香至空心錐之演變。
🔗 噴嘴壓力與霧化形態演化鏈
- 1 極低壓：水泡狀 — 旋流離心力極小，僅呈柱狀或滴漏，完全無霧化。
- 2 中壓：鬱金香狀 — 液膜因表面張力向內收縮，外觀如花，開始局部霧化。
- 3 高壓：空心錐狀 — 離心力主導，薄膜立即撕裂，形成微米級均勻完全霧化。
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🔄 延伸學習：延伸學習：觀察雙孔噴嘴如何透過副油路(Primary)解決低啟動壓力下的霧化問題。
