모형 가스터빈 연소기의 기초 연소특성에 대한 실험적 연구

An Experimental Study of Combustion Characteristics in a Model Gas Turbine Combustor

본 연구는 GE 7FA+e DLN 2.6 가스터빈 연소기를 축소 제작한 모형 가스터빈 연소기의 연소 동특성 및 연소불안정 현상을 알아보고 위해 진행되었다. 모형 연소기에 사용된 연료노즐은 1/3 크기로 상사하여 제작되었으며, 실제 연료노즐과 동일한 2단 스월러(swirl vane)를 가지고 있다. Plenum과 연소기의 형상은 실 가스터빈과 유사한 음향학적 특성을 가질수 있도록 설계되었다. 실험은 공기온도 $200{\sim}400^{\circ}C$, 대기압, 노즐출구 속도 $30{\sim}75\;m/s$, 당량비 $0.4{\sim}1.2$, 연소실 길이 $375{\sim}700\;mm$,에서 이루어졌으며, 그 결과 소염영역 근처의 저 당량비 영역과 당량비 1.1 이상인 연료 과농 상태에서 연소 불안정 현상이 관찰 되었다.

The mainly objectives of this study was a combustion dynamics and instability characteristics in a model gas turbine dump combustor which is the scale down of GE 7FA+e DLN 2.6 gas turbine combustor. Model gas turbine injector has 2-stage swirl vane and it’s reduced 1/3 size of the original one. The shape of plenum and combustor were designed for similar acoustic characteristics. Inlet air was preheated to $200{\sim}400^{\circ}C$. The flow velocity at mixing nozzle was 30 to 75 m/s and equivalent ratio was 0.4 to 1.2. The combustor length was varied for different acoustic characteristics to $375{\sim}700\;mm$. As the result, this research have been show the combustion instability was observed at lower equivalence ratios ($\Phi$ < $0.5{\sim}0.6$) and higher equivalent ratios ($\Phi$ > $1.1{\sim}1.2$).