다단 고압 증기터빈 성능특성에 대한 수치해석적 연구
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원 일반대학원, 2015
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 대학원 일반대학원 : 기계공학과 2015. 2
발행연도
2015
작성언어
영어
주제어
DDC
621.433 판사항(21)
발행국(도시)
인천
기타서명
A numerical analysis on the performance characteristics of a multi-stage high pressure steam turbine
형태사항
ix, 38 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:김동섭
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
참고문헌 : p.37-38
소장기관
증기터빈의 고효율화가 진행되면서 25MPa, 600℃ 이상에서 운전하는 초초임계압(Ultra Supercritical) 증기터빈은 2000년대 이후 차세대 증기터빈의 표준으로 주목받고 있다.
고효율화뿐 아니라 미래 에너지 정책의 변화로 인해 전부하 위주로 운전하던 증기터빈의 운전이 부분부하 운전 비율이 높아질 것으로 예상된다. 이에 따라 증기 터빈은 운전의 유연성과 빠른 응답성이 요구되고 있으며, 변화하는 운전조건에 따른 증기 터빈의 탈설계 상태 성능특성을 예측하는 것은 중요하다.
본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 현재 개발 중인 USC용 10단 고압 증기터빈의 설계 및 탈설계 상태에서 성능특성을 예측하였다. 먼저 압력비와 무차원 유량의 관계를 살펴보았다. CFD로 해석한 압력비에 따른 무차원 유량의 특성을 Stodola's ellipse law와 비교하여 CFD 해석 결과의 타당성을 검증하였다. 압력비와 무차원 회전수에 따라 터빈 효율과 출력이 어떻게 변하는지에 대해서도 알아보았다.
또한 팁간극 크기에 따른 터빈 성능 변화에 대해서는 블레이드 높이 대비 팁간극이 1% 증가할 때 평균 단효율은 2.8% 감소하지만 질량 유량은 1.2% 증가하였다. 이 두가지 반대되는 효과로 인해 출력은 효율보다 적게 감소하였다. 반동도에 따른 팁간극 크기가 터빈 효율에 미치는 영향을 알아보았다. 반동도가 작을수록 팁간극 크기에 따른 터빈 효율이 적게 감소하였다.
터빈 단 중간에 유량이 추가됨에 따라 터빈 성능이 어떻게 변하는지 살펴보았다. 유량이 추가됨에 따라 효율은 약 2% 감소하지만 출력은 약 8% 증가하였다.
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