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가스터빈 배기가스 디퓨저장치

전문가 제언: ○ 이 발명은 독일 Simens사의 미국특허출원으로 가스터빈 설계에서 가변 지오메트릭 디퓨저를 이용하여 배기 제어 압력 복구하고, 디퓨저 내의 발산각도를 이용하여 배기가스 흐름면적과 압력 비를 측정하고 제어하여 가스터빈의 효율을 증진하는 시스템을 제시하고 있다.

○ 디퓨저 장치는 입구 및 출구 유동상황에 대한 민감성을 감소시키는 수단을 구비하는 카넛 디퓨저(Carnot Diffuser), 계단부를 구비하는 디퓨저 구조물 및 분리 가스 재순환영역을 안정화시키기 위해 하류에 안정화 구조물과 후처리장치를 갖게 하는 시스템이 미국에서 주로 사용 중이다.

○ 가스터빈에 있어서의 배기 차실에는, 터빈으로부터 배출되는 고온가스를 효율적으로 압력 회복시키는 디퓨저와, 로터를 회전할 수 있게 지지하는 베어링과, 베어링을 케이싱 등에 대해 지지하는 스트럿 등이 형성된다. 최근에는 가스터빈의 고 효율화에 따라 배기가스 온도가 높아지고 이산화탄소 적정배출기준이 적용되고 있어 디퓨저와 스트럿의 가변형구조, 다양한 냉각기술을 중시한다.

○ 디퓨저는 항상 덕트로 구성되는데, 덕트의 단면 영역은 거리에 따라 증가한다. 증가하는 단면 영역 때문에 디퓨저는 배기가스의 속도를 줄이는 기능을 수행한다. 배기가스의 압력이 증가하는 동안 배기가스의 운동에너지는 감소한다. 배기가스가 디퓨저를 나가기 이전에 압력회복이 더 클수록, 마지막 터빈 스테이지에서의 배기가스 압력은 더 낮게 하여 터빈효율을 배가하는 기술도 개발되고 있다.

○ 배기가스의 제한된 확산 또는 무(無)확산이 배기가스 유동통로의 외부 벽과 내부 표면으로부터 분리되는 디퓨저 구조물의 영역에서 일어나고 있는데, 이는 디퓨저 구조물의 형상에 따라 터빈 효율성을 감소시키므로 가변화 구조를 연구 중이다. 또한 안정화 구조물과 후처리가 없을 때 가스 재순환 영역은 불안정하고 에너지손실이 수반되므로 실험을 통한 검증된 형상개발과 특허가 활발히 진행되고 있어 국내 관련 연구원들은 이를 참고할 필요가 있다.

저자: SIMENS AKTIENGESELLSCHAFT
자료유형: 특허정보