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초소형 레이디얼 가스터빈의 연구(Investigations on Small-Sized Radial Turbines)

전문가 제언: □ 여기서는 주로 가스터빈의 소형화에 따른 단열효율의 영향에 대해 실험적, 해석적 연구결과를 기술하고 있다. 그 외에 중요한 것은 열역학적 사이클효율 향상의 검토이다. 예를 들면 다음과 같다. 한개의 압축, 가열, 팽창, 열손실로 구성되는 가스터빈 단순사이클의 성능은 압력 손실, 누설 손실, 열 손실, 기계 손실을 무시하면, 사이클 최고/최저온도 비, 압력비, 터빈효율, 압축기효율에 의해 정해진다. 사이클 최저 온도를 일정하다고 하면, 사이클 최고/최저 온도 비는 터빈입구 온도에 의해 정해진다. 내열재료와 블레이드 냉각방식으로 정해지는 터빈입구 온도에 대해서는 각각 열효율 또는 비출력을 최대로 하는 최적 압력비가 있으며, 터빈입구 온도가 높아지면 최고 열효율 및 최고 비출력도 커진다. 열교환기를 두어 압축공기를 예열하면, 그만큼 연료연소에 의한 가열이 적어져 열효율이 높이진다.

□ 여기서는 터빈의 재료에 대한 언급이 없다. 여기의 2차원 터빈의 설계시방에서 터빈입구 온도를 950℃ 정도로 잡고 있는데, 이것은 고온영역이다. 이러한 고온을 취할 수 있는 것은 내열합금 진보의 역할이 크다. 가스터빈의 경량화에서도 재료의 진보가 크게 기여하고 있다. 가스터빈의 주요 부품에는 내열강 또는 내열합금이 사용된다.

○ 이들에게 요구사항은 다음과 같다: (1) 고온 크리프(Creep) 특성이 우수할 것, (2) 고온에서 부식에 대해 안정할 것, (3) 열팽창계수가 작고, 열전도율이 크며, 열충격에 강할 것 등이다.

○ 자료에 의하면, 고온에서 작동되는 가스터빈에서 노즐에는 Hastelloy R235, Inconel 713C 등이 사용되며, 임펠러용으로는 고-니켈합금인 Incoloy 901, Inconel 718 등이 사용되고, 동익에는 Inconel 713C, IN 100 등이 사용된다고 한다.

저자: Chisachi Kato; Kazuo Matsuura; Katsuhiko Nishimura; Eito Matsuo (etc.)
자료유형: 학술정보