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문제 정의
- 그러나 설계 서지마진은 낮은 가스터빈에 바이오가스를 사용하거나, 매우 낮은 메탄 함량의 바이오 가스를 사용하게 되면 서지마진이 10%보다 낮아질 수 있으므로 이 경우에는 case 3, 4를 사용하여 적절한 운전점을 선정할 필요가 있다. 따라서 특정 서지마진을 만족시켜야 되는 경우를 고려하기 위해 본 연구에서는 설계 서지마진이 만족되어야 된다고 가정하여 case 3 case 4의 효과를 살펴보았다. case 3을 적용 하여 감소된 서지마진을 설계상태로 유지하기 위해 압축기 유량을 블리드 하면 성능은 천연가스를 사용할 때보다 감소하였으며 블레이드 온도가 여전히 설계값보다 1.
- 이에 본 연구에서는 문헌을 통해 알려진 바이오가스를 연료로 사용하였을 때 발생하는 구성부 문제점들을 해결하기 위해 몇 가지 운전전략을 적용해 보았다. 이를 통해 최대 출력을 내는 작동점을 찾아보았으며 최대 출력 작동점을 기준으로 하여 부분 부하 성능을 예측해 보았다.
가설 설정
- 이 비율은 여러 가지 설계 인자, 특히 냉각 방식에 따라 달라지게 될 것인데, 사용한 엔진의 터빈설 계에 대한 구체적 정보가 없으므로 소프트웨어에서 기본으로 주어지는 값을 사용하였다. 각 터빈단의 압력비와 등엔트로피 효율은 일정한 것으로 가정하였다.
- 본 연구에서는 상대적인 블레이드 수명변화에 관심을 두었기 때문에 특정한 블레이드 재료는 명시하지 않았다. 반면에 매개변수 PLM 은 블레이드에 가해지는 응력에 의해 결정되며 일정한 것으로 가정하였다.
- 여기서 PR은 전체 압력비, i는 각 단을 의미하며, n은 단수를 의미한다. 설계점에서 각 단의 압력비가 동일하다고 가정하였으며, 압축기 전체에 대한 등엔트로피 효율을 입력 값으로 부여하여 압축기 출구 상태를 계산한 뒤, 폴리트로픽 효율을 계산하여 각 단 입출구에서의 엔탈피를 계산하였다.
- 설계점에서 블레이드 설계 수명은 100,000시간으로 가정하였다. 설계 블레이드 온도 870℃일 때 매개변수 PLM을 구할 수 있다.
- Table 1에 모사된 엔진 성능을 나타내었다. 압축기 압력비, 압축기와 터빈의 단수 등은 엔진 정보로부터 알려진 것을 사용하였고, 알려지지 않은 압력손실은 일반적인 값들로 가정하였으며, 배기가스 유량이 알려진 값과 일치하도록 공기유량을 정하였다. 압축기와 터빈 효율을 바꾸어 가며 성능을 계산하여 결과로 얻어지는 출력 및 열효율이 알려진 값에 근접하도록 하였다.
- 여기서 ∅∞는 점근 냉각 효율로서 첫 단 노즐에 필름－냉각이 적용 되었다고 가정하여 1.0을 사용하였다.
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