111 警察特考四等 水上警察人員輪機組 輪機學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查船舶推進主機的種類及其基本運作原理。船舶推進主機是提供機械能、帶動推進器（通常為螺槳）使船舶前進的動力機械。常見種類包括柴油機、蒸汽渦輪機、燃氣渦輪機及電動機等；題目要求列舉三項並說明運作方式。

解題方法

先列出三種原理不同的推進主機，再依其能量轉換順序說明：柴油機將燃料燃燒的熱能轉為活塞往復運動；蒸汽渦輪機及燃氣渦輪機則以高速流體推動葉片旋轉；電動機將電能轉為軸的旋轉機械能。作答時要交代各機械如何產生轉矩並傳至螺槳。

各主機的運作方式

1. 柴油機

柴油機將空氣吸入汽缸並予以壓縮，使空氣溫度升高；燃油經噴油器噴入汽缸後，在高溫高壓空氣中自燃。燃燒產生的高壓燃氣推動活塞運動，再經連桿帶動曲軸旋轉，輸出軸功率並傳至螺槳。船舶柴油主機可採二行程或四行程循環。

2. 蒸汽渦輪機

核心觀念

本題考渦輪增壓機與機械增壓機的英文名稱，以及兩者如何驅動進氣壓縮機。增壓的目的，是提高進入汽缸的空氣密度，使汽缸在相同容積內吸入較多空氣，供燃油充分燃燒，進而提升引擎功率與效率。

解題方法

辨認兩者時，抓住「壓縮機的動力來源」即可：

• 渦輪增壓機（Turbocharger）：利用引擎排出的廢氣驅動渦輪，渦輪與壓縮機葉輪同軸連接；渦輪轉動時，壓縮機便將空氣壓縮後送入汽缸。它回收排氣能量來增壓。

核心觀念

本題考查船舶減碳時，能否分辨「推進動力」與「燃料」，並說明各自如何轉換成船舶推力。所稱「無碳排放」，宜以船舶航行時不排放二氧化碳為範圍；若計入燃料製造、運輸及設備製造的全生命週期，是否達到零碳仍取決於能源來源與製程。

本題不是計算題，也沒有要求列舉特定法條。作答應選出三種可供船舶使用的無碳排放推進方式或燃料，並分別交代能源如何轉換為推進力。

解題方法

可從船舶推進能量來源切入，涵蓋「直接利用自然能源」、「電力驅動」與「零碳燃料轉換」等類型。以下列舉帆力推進、電池電力推進及氫燃料電池推進，並說明其運作方式與特性。

三種無碳排放推進方式或燃料

一、風力（帆力）推進

船舶利用帆、翼帆或風箏帆等裝置承受風力，藉由帆面產生的推力帶動船舶前進。其推進能源直接來自風能，航行時不需燃燒碳氫燃料，因此不排放二氧化碳。

風力受風向、風速與航線影響，船舶仍可配置傳統或其他低碳動力作為輔助，以維持操縱性與航行可靠度。

二、電池電力推進

核心觀念

本題考離心泵的基本工作原理及其相較於其他泵型的優點。離心泵屬於葉輪式動力泵，以高速旋轉的葉輪將原動機的機械能傳給液體，使液體獲得動能，再由泵殼將部分動能轉換為壓力能。

解題方法

作答時依「液體進入泵內、葉輪傳能、泵殼增壓、液體排出」的順序說明：

1. 葉輪旋轉並帶動液體：泵啟動後，原動機帶動葉輪旋轉。液體由葉輪中心的吸入口進入，經葉片帶動而隨葉輪轉動。
2. 液體獲得動能並向外流動：葉片對液體作功，使液體速度增加；在離心作用及葉輪流道的導引下，液體由葉輪中心向外周流動。
3. 泵殼轉換能量並排出液體：液體進入蝸形泵殼或導葉流道後，流速降低，部分動能轉換為壓力能，於是液體以較高壓力由排出口送出。
4. 形成連續吸入與排出：液體從葉輪中心流出後，中心區域形成較低壓力，吸入側液體在壓差作用下補入；只要泵內保持充液、吸入管路密封，泵便能連續輸送液體。

離心泵的優點

至少列出三項，並簡要說明如下：

核心觀念

船用鍋爐依燃燒氣體與鍋水的相對位置，在結構上分為兩類：

• 火管鍋爐（煙管鍋爐）：高溫燃燒氣體流經管內，管外為鍋水。
• 水管鍋爐：鍋水流經管內，燃燒氣體在管外流動。

提高鍋爐燃燒效率，核心是讓燃料與空氣充分混合、維持適當空氣量，使燃料完全燃燒，同時減少排煙及散熱損失。

解題方法

本題分兩部分作答：先依熱氣與鍋水各自流經的位置分類，再從「促進完全燃燒」與「減少熱損失」說明效率改善方法。

提高燃燒效率可採取下列措施：

1. 改善燃油霧化與供油狀況：維持燃燒器、噴油嘴清潔，並使燃油黏度、溫度及噴油壓力適當，讓燃油霧化均勻，增加與空氣的接觸面積。
2. 調整適當的過量空氣：供氣不足會造成不完全燃燒，產生黑煙、碳粒或一氧化碳；空氣過多則會增加排煙量與排煙熱損失。因此應調整風門，使空氣量足以完全燃燒而不過量。