Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
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A Study of the One-Stage Axial Turbine Performance with Various Axial Gap Distances between the Stator and Rotor

정.동익 축방향 간격에 따른 단단 축류터빈의 성능시험에 관한 연구

  • 김동식 (경상대학교 항공기계공학과 대학원) ;
  • 조수용 (경상대학교 항공기부품기술연구센터)
  • Published : 2002.06.01
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Abstract

The performance test of an axial-type turbine is carried out with various axial gap distances between the stator and rotor. The turbine is operated at the low pressure and speed, and the degree of reaction is 0.373 at the mean radius. The axial-type turbine consists of ons-stage and 3-dimensional blades. The chord length of rotor is 28.2mm and mean diameter of turbine is 257.56mm. The power of turbo-blower for input power is 30kW and mass flow rate is $340m^3$/min at 290mmAq static-pressure. The RPM and output power are controlled by a dynamometer connected directly to the turbine shaft. The axial gap distances are changed from a quarter to three times of stator axial chord length, and performance curves are obtained with 9 different axial gaps. The efficiency varies about 8% of its peak value due to the variation of axial gap on the same non-dimensional mass flow rate and RPM, and experimental results show that the optimum axial gap is 1.6-1.9Cx.

본 연구에서는 정익과 동익간의 축방향 간격을 달리하여 축류형 터빈에서의 성능시험을 수행하였다. 실험에 사용된 터빈은 저압저속터빈으로써 평균반경에서 반동도가 0.373이며 축류형 3차원 단단터빈이다. 터빈의 평균반경 직경은 257.56mm이며 평균반경에서 동익의 익현은 28.2mm이다. 성능시험을 위한 공기력 입력장치로는 풍동이 사용되었으며 풍동의 터보블로워 동력은 30kW로써 290mmAq의 정압력에서 $340m^3$/min의 공기량을 보낼 수 있다. 터빈에서의 회전수 및 출력은 터빈 축에 직결식으로 연결된 다이나모메터에서 제어되었다. 실험에서 축방향 간격조정은 평균반경에서의 정익 축방향 익현의 1/4에서 3배까지 변경하여 총 9개의 성능시험을 수행하였다. 같은 무차원 유량과 RPM에서 축방향의 간격에 따른 효율의 변화는 최대 8%이내지만 최고효율을 얻게되는 축방향 간격은 1.6-1.9Cx 였다.

Keywords

References

  1. Cofer, J. I., Reiner, J. K. and Summer, W.J., “Advances in Steam Path Technology,"GER-3713D, 1993, pp.1-25.
  2. 홍용식, “가스터어빈 엔진 이론과응용," 청문각, 1983, pp.276-285.
  3. Glassman, A. J., “Computer Code for Preliminary Sizing Analysis of Axial-Flow Turbines," 1992, NASA-CR-4430
  4. Ramsden, K. W., "Axial Turbine DesignManual; TURB94-2, AnnexF," Cranfield University,1994
  5. Cookson, R., "Short Cource Lecture Note:Turbine Design and Performance", CranfieldUniversity, 1995, pp.20-23.
  6. TAXIG, "An Interactive Graphics System for the Design and Analysis of Axial flow Turbines, User Guide book Appendix F," 1995
  7. Korakianitis, T., "Influence of Stator-Rotor Gap on Axial-Turbine Unsteady Forcing Functions,"1993, AIAA J., Vol. 31, No. 7, pp.1256-1264. https://doi.org/10.2514/3.11761
  8. 김동식, 조수용, “회전부를 장착한 3차원 축류형 터빈 시험장치 개발”, 한국항공우주학회 춘계발표논문집, 2001, pp.178-1830
  9. 장범익, “축류형 3차원 터빈 블레이드의 설계기술에 관한 연구," 2001, 경상대학교 대학원 석사학위논문
  10. Carter, A. F., Pratt, M. and Lenberr, F. K., “Analysis of Geometry and Design Point Performance of Axial Turbine," 1967, NASACR-CR-1181

Cited by

  1. A Study on the Uncertainty Propagation of Measured Parameters on the Turbine Performance Test vol.31, pp.8, 2003, https://doi.org/10.5139/JKSAS.2003.31.8.107
  2. Numerical Simulation of Square Cylinder Near a Wall with the ε -SST Turbulence Model vol.31, pp.8, 2003, https://doi.org/10.5139/JKSAS.2003.31.8.001