高考申論題
114年
[輪機技術] 渦輪機
第 三 題
三、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）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到這題，首先要聯想到燃氣渦輪機的理論基礎「布雷登循環（Brayton Cycle）」。解題時應依照狀態點（1: 壓氣機入口, 2: 壓氣機出口, 3: 渦輪機入口, 4: 渦輪機出口）來構建流程圖。比較的核心在於「工作流體是否更新」與「熱能加排方式」，並由此推導出密閉循環在流體選擇、設備壽命及負載控制上的工程優點。
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【破題】 燃氣渦輪機系統主要依循布雷登循環（Brayton Cycle）。開放循環式將燃燒後的廢氣直接排入大氣；密閉循環式則將工作流體保留於系統內重複使用，透過外部熱交換器進行加熱與排熱。 【論述】
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燃氣渦輪機循環比較
💡 比較布雷登循環中工作流體路徑、加熱方式與密閉系統之工程優勢。
| 比較維度 | 開放循環式 (Open) | VS | 密閉循環式 (Closed) |
|---|---|---|---|
| 加熱方式 | 內部燃燒室混合燃燒 | — | 外部熱交換器加熱 |
| 工作流體 | 空氣與燃燒產物 | — | 純淨氣體(如氦、氬) |
| 排熱方式 | 直接向大氣排放廢氣 | — | 透過預冷器循環冷卻 |
| 燃料選擇 | 僅限高品質氣/液燃料 | — | 煤、核能、太陽能均可 |
| 負載調整 | 變溫調節(效率降) | — | 變壓調節(效率穩定) |
💬密閉式以燃料廣度與高部分負載效率見長，開放式則以結構簡單與啟動快取勝。
