[논문]1-D Mean Line Flow Model을 이용한 엔진 배기에너지 회수를 위한 터보컴파운드 시스템용 터빈 설계

장진영; 윤정의

doi:10.7467/ksae.2016.24.1.074

1-D Mean Line Flow Model을 이용한 엔진 배기에너지 회수를 위한 터보컴파운드 시스템용 터빈 설계
Turbine Design for Turbo-compound System to Recover Exhaust Gas Energy Using 1-D Mean Line Flow Model 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.24 no.1, 2016년, pp.74 - 81

장진영 (한국에너지기술연구원 에너지효율연구본부) , 윤정의 (강원대학교 기계설계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to find the initial design value of turbine blade for electrical type turbocompound system generating 10 kW. Turbocompound is one of the waste heat recovery system applying to internal combustion engine to recover exhaust gas energy that was about 30 % of total input energy. To design the turbine blade, 1-D mean line flow model was used. Exhaust gas temperature, pressure, flow rate and turbine rotating speed was fixed as primary boundary conditions. The velocity triangles was defined and used to determine the rotor inlet radius and width, the rotor outlet radius at shroud and radius at hub, the rotor flow angles and the number of blades.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 발전출력 10 kW의 전기식 터보컴파운드 시스템 개발을 위하여 1-D Mean Line Flow Model을 이용한 터빈 블레이드의 기초설계이다.
본 연구에서 개발하고자하는 터보컴파운드의 최종 목표는 대상 엔진이 75 % 부하 운전시 발생하는 배기가스를 사용하여 10 kW의 출력을 추가로 얻는 것이다. 75 % 부하 운전은 엔진발전기에서 자주 사용되는 부하 수준이다.

가설 설정

차이점은 기계식 터보컴파운드의 경우에는 터빈의 회전력을 기계적인 회전력을 사용하여 엔진의 축 출력에 바로 전달하는 것이다. 전기식 터보컴파운드는 터빈의 회전력으로 발전기를 회전시켜 전기에너지를 만드는 것이다. 따라서 배기가스를 이용하여 터빈으로부터 많은 에너지를 흡수하여 가용한 에너지로 바꾸는 것이 가장 중요한 점이다.
해석을 위해서는 입력단에서 Total Tempe- rature / Pressure 및 정압비열(c_P), 비열비(γ) 등이 필요하며, 입력의 정확한 조건을 위해서는 배기가스의 성분 조성을 고려한 이들 값의 선정이 필요하겠지만 흡입유체가 공기라는 가정 하에서 이 값들을 결정하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	터보컴파운드 시스템은 어떻게 나눌 수 있는가?	배기에너지 회수기술 중 터보컴파운드 시스템은 기계식과 전기식으로 나눌 수 있다. 두 시스템의 공통점은 둘 모두 배기가스를 이용하여 터빈을 회전시킨다는 점이다.
	엔진에서 버려지는 에너지를 회수하는 방법에는 어떤 것들이 있는가?	석유자원의 고갈 및 지구온난화로 인해 에너지의 사용량을 줄이기 위하여 엔진에서 버려지는 에너지를 회수하여 사용하는 기술 또한 활발히 연구되고 있다.1-3) 엔진에서 버려지는 에너지를 회수하는 방법에는 스털링 엔진, 랭킨사이클, 터보컴파운드, 열전소자등이있다. 에너지회수 기술을 사용하여 약 15 % ~ 30%의 추가적인 출력을 낼 수있는 것으로 알려져 있다.
	터보컴파운드 시스템의 기계식과 전기식의 공통점과 차이점은 무엇인가?	배기에너지 회수기술 중 터보컴파운드 시스템은 기계식과 전기식으로 나눌 수 있다. 두 시스템의 공통점은 둘 모두 배기가스를 이용하여 터빈을 회전시킨다는 점이다. 차이점은 기계식 터보컴파운드의 경우에는 터빈의 회전력을 기계적인 회전력을 사용하여 엔진의 축 출력에 바로 전달하는 것이다. 전기식 터보컴파운드는 터빈의 회전력으로 발전기를 회전시켜 전기에너지를 만드는 것이다. 따라서 배기가스를 이용하여 터빈으로부터 많은 에너지를 흡수하여 가용한 에너지로 바꾸는 것이 가장 중요한 점이다.

참고문헌 (11)

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