Abstract
A tested turbine consists of two stages, and an axial-type and a radial-type turbine are applied to the first and second stage, respectively. The mean diameter of the axial-type turbine rotor is 70 mm, and the outer diameter of the radial-type turbine is 68mm at the inlet. In this experiment, an axial-type turbine, two different radial-type turbines, and three different nozzle flow angles are applied to find the optimal design parameters. To compare the turbine performance, the net specific output torque is evaluated. The test results show that the nozzle flow angle on the first stage is a more important parameter than other design parameters for partially admitted small turbines to obtain high operating torque. For a 3.4% partial admission rate, the net specific output torque is increased by 13% with the addition of a radial-type rotor to the second stage when the turbine operates at $75^{\circ}$ nozzle flow angle.
본 연구에 적용된 터빈은 2단으로 구성되며, 첫 번째 단에는 축류형 터빈이 적용되고 두 번째 단에는 반경류형 터빈이 적용되었다. 축류형 터빈에서 동익의 평균반경은 70mm 이며, 반경류형 터빈의 외경은 입구에서 68mm였다. 실험에서 반경류형 터빈의 경우에는 두 개의 다른 형태가 적용되었으며, 최적의 설계변수를 확인하기 위하여 노즐의 각도를 3가지로 변경하면서 실험을 수행하였다. 터빈의 형상에 따른 성능평가를 위하여 총비토오크를 기준으로 비교하였다. 실험의 결과에서 낮은 부분분사에서 작동하면서 고토오크를 얻기 위한 소형터빈의 성능에는 노즐 각도가 가장 중요한 설계변수임을 보여주었다. 부분분사율이 3.4%이면서 노즐의 분사각도가 $75^{\circ}$인 경우에 두 번째 단에 반경류형 터빈을 장착하였을 때 총비토오크는 13%향상하는 결과를 보여주었다.
