Feasibility study of gas-lubricated bearing in micro gas turbine was performed. Based on Reynolds equation, finite difference method with coupled boundary was developed to analyze bearing characteristics, such as load-carrying capacity, mass flow rates and stiffness. By the bearing force and mass flow rates analysis with the variation of supply pressure, bearing clearance and capillary radius, acceptable range of design parameters were suggested in terms of load capacity and stiffness of bearings. Additionally, coupled boundary effect on pressure distribution was investigated and it is stated that coupling could reduce all excitation force due to narrow pressure distribution.
Micro gas turbines are designed with low turbine inlet temperature and pressure ratio. To overcome the efficiency defect of the simple cycle, adoption of the recuperator is an inevitable choice. In addition to the design performance, we should also pay attention to the off-design performance of gas turbines since they usually operate at part-load conditions for a considerable amount of the time. This study aims at analyzing off-design performance characteristics of micro gas turbines and addressing the importance of the recuperator in the part load operation. Comparative analyses have been performed to evaluate the part load performance differences among various design and operating options : simple vs recuperative cycles, single vs two shaft configurations, various operating strategies for the single shaft configuration (fuel only control, variable speed operation, variable inlet guide vane control), and current vs advanced engines. Major finding is that maintaining turbine at high level is crucial in efficient operation of micro gas turbines.
Hyunduck Kwak;Lee, Yong-Bok;Kim, Chang-Ho;Gunhee Jang
한국윤활학회:학술대회논문집
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한국윤활학회 2000년도 제32회 추계학술대회 정기총회
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pp.243-249
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2000
In case of the limitation of Deep RIE fabrication for Micro Gas Turbine, bearing aspect ratio is limited in very small value. The characteristics such as pressure distribution load capacity and non-linearity of a short bearing of L/D=0.083 and a conventional bearing of L/D=1.0 with coupled boundary effects are investigated far Micro Gas Tlubine bearings. The coupled efffect was analyzed by mass conservation at coupled end area. The results, increasing load capacity and non-linearity due to the coupled effect of thrust and journal bearing, are obtained and the selection of journal bearing type is discussed.
In this study, modal analysis and equivalent static load analysis for valve supports of 26" gas piping in gas stations were conducted and the existing straight and inclined types of valve supports were compared using seismic performance testing. Also, a new valve support shape was suggested by optimizing position of fastener holes, width and thickness of the support, and size of bracket. Improvement in seismic performance by design optimization was verified through equivalent static load analysis. The seismic performance of the newly proposed valve support was greatly improved and the maximum displacement and maximum stress of the seismic load was about 20% lower than those of the existing valve support.
This study is on the constant-current stress corrosion test related to the load stress in welded zone and non-welded zone of high tensile strength steel for natural gas transmission. The surface corrosion pattern of the welded zone of API 5L-X65 specimens for natural gas transmission showed global corrosion and narrow pitting, and the pitting was increased by increasing the load stress. Initially, the average relative electrode potential and the average relative current of the high tensile strength steel for natural gas transmission specimens was decreased suddenly, and the average relative electrode potential was higher and the average relative current was lower in welded zone than base metal. and the average relative electrode potential was decreased by increasing the load stress, and the average relative current was somewhat increased by increasing the load stress. The corrosion rate was less in welded zone than base metal, and the corrosion rate was decreased by increasing the load stress.
This study is on the constant-current stress corrosion test, related to the load stress, in both the welded and non-welded zones of high tensile strength steel that is used for natural gas transmission. The surface corrosion pattern of the welded zone of API 5L-X65 specimens for natural gas transmission showed general corrosion and narrow pitting, and the pitting was increased with load stress. Initially, the average relative electrode potential and the average relative current of the high tensile strength steel, used for natural gas transmission specimens, were decreased rapidly, and the average relative electrode potential was higher and the average relative current was lower in welded zone, compared to base metal. The average relative electrode potential was decreased with load stress, and the average relative current was somewhat increased by increasing the load stress. The corrosion rate was less in welded zone, compared to base metal, and the corrosion rate was decreased by increasing the load stress.
In-cylinde flow and mixture formation are key contributors to both idle stability and combustion stability at part load condition in SI engine. The real time measurements of air-fuel ration and in- cylinder residual gas fraction are particularly important to obtain a better understanding of the mechanisms for combustion and emissions especially during cold start and throttle transient condition. This paper reports the cycle resolved measurements of residual gas fraction and equivalence ration near speak plug with value timing change and their effects on combustion characteristics at part load. The results showed that the effect of intake value opening on the residual gas fraction was smaller than that of exhaust valve closing because of the decreases of exhaust gas reverse flow from exhaust port. The variation of equivalence ratio near spark plug increased with the increase of value overlap and it closely related with heat release rate and combustion stability
The fluid mechanics and operating conditions of gas-lubricated proceeding bearings in micro rotating machinery such as micro polarization modulator and micro gas turbine are different from their larger size ones. Due to non-continuum effects, there is a slip of gas at the walls. Thus in this paper, the slip flow effect is considered to estimate the pressure distribution and load-carrying capacity of micro gas-lubricated proceeding bearings as the local Knudsen number at the minimum film thickness is greater than 0.01. Based on the compressible Reynolds equation with slip flow, the static characteristics of micro gas-lubricated proceeding bearings are obtained. Numerical predictions compare the pressure distribution and load capacity considering slip flow with the performance of micro proceeding bearings without slip f]ow for a range of bearing numbers and eccentricities. The results clearly show that the slip flow effect on the static characteristics is considerable and becomes more significant as temperature increases.
Residential buildings account for a significant portion of the total building-energy usage in Korea, and a variety of research studies on the domestic boiler have therefore been carried out; however, most of these studies examined the boiler itself, whereby the part-load ratio characteristics and the corresponding gas-energy consumption patterns were not analyzed. In this study, the part-load ratio and operating characteristics of a domestic gas boiler were analyzed within a residential building equipped with a radiant floor-heating system; in addition, the energy consumption between condensing and conventional boilers was comparatively analyzed. Our results show that significant portions of the total operating hours, heating load, and energy consumption are in the part-load ratio range of 0 through 40%, whereby the energy consumption was significantly affected by the boiler efficiency under low part-load conditions. These results indicate that the part-load operation of a boiler is an important factor in residential buildings; furthermore, replacing a conventional boiler with a condensing boiler can reduce annual gas-energy usage by more than 20%.
본 연구에서는 부분부하 운전 시 가스터빈의 공기량 조절에 따른 열병합 발전의 운전데이터 변화를 알아보았다. 가스터빈 부분부하 80%시 시뮬레이션 한 결과 입구가이드베인을 최대 24% 추가로 닫을 수 있었고, 압축기 공기량은 66.11 kg/s 감소, 배기가스 온도는 52℃ 상승시킬 수 있었다. 부분부하 90%는 입구가이드베인을 최대 12% 추가로 닫을 수 있었고, 압축기 공기량은 33.33 kg/s 감소, 배기가스 온도는 23℃ 상승 시킬 수 있었다. 열부하 추종운전 시 부분 부하 80%에서 출력을 최대 5.68 MW 상승, 복합발전 효율을 0.73% 상승, 열병합발전 효율을 1.81% 상승 시킬 수 있었고, 부분부하 90%에서 출력을 최대 2.55 MW 상승, 복합발전 효율을 0.32% 상승, 열병합발전 효율을 0.72% 상승 시킬 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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