SCIE
SCOPUS
KCI등재
Off-design performance evaluation of multistage axial gas turbines for a closed Brayton cycle of sodium-cooled fast reactor
저자
Jae Hyun Choi ; Jung Yoon ; Sungkun Chung ; Namhyeong Kim ; HangJin Jo
발행기관
학술지명
Nuclear Engineering and Technology(Nuclear Engineering and Technology)
권호사항
발행연도
2023
작성언어
English
주제어
등재정보
SCIE,SCOPUS,KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
2697-2711(15쪽)
DOI식별코드
제공처
In this study, the validity of reducing the number of gas turbine stages designed for a nitrogen Brayton cycle coupled to a sodium-cooled fast reactor was assessed. The turbine performance was evaluated through computational fluid dynamics (CFD) simulations under different off-design conditions controlled by a reduced flow rate and reduced rotational speed. Two different multistage gas turbines designed to extract almost the same specific work were selected: two- and three-stage turbines (mid-span stage loading coefficient: 1.23 and 1.0, respectively). Real gas properties were considered in the CFD simulation in accordance with the Peng-Robinson's equation of state. According to the CFD results, the off-design performance of the two-stage turbine is comparable to that of the three-stage turbine. Moreover, compared to the three-stage turbine, the two-stage turbine generates less entropy across the shock wave. The results indicate that under both design and off-design conditions, increasing the stage loading coefficient for a fewer number of turbine stages is effective in terms of performance and size. Furthermore, the Ellipse law can be used to assess off-design performance and increasing exponent of the expansion ratio term better predicts the off-design performance with a few stages (two or three).
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