[가스터빈 엔지니어링] Gas Turbine Performance(3)

[출처: https://www.ge.com/gas-power/products/gas-turbines ]

 

[ 가스터빈 성능 ]

항공우주 엔진은 대부분의 기술 분야에서 최신 기술의 선두에 있으며, 가스터빈. 이러한 엔진의 설계 기준은 높은 신뢰성, 높은 성능,  시동 및 비행 엔벨로프 전반에 걸쳐 유연한 작동을 요구합니다.

주요 오버홀 사이에서 약 3500시간의 엔진 수명이 고려됨.

 항공우주 엔진 성능은 항상 주로 다음과 같이 평가되어 왔습니다.

- 추력/중량비. 엔진 추력/중량비의 증가는 압축기의 고 aspect비 블레이드 개발 및 최적화
- 최대 작업 출력을 위한 터빈의 압력비 및 소성 온도

 

산업용 가스 터빈은 항상 긴 수명을 강조해 왔으며 이러한 보수적인 접근 방식은 많은 측면에서 산업용 가스 터빈을 만들어 냈습니다

높은 성능을 포기하고, 견고한 작동을 위해. 산업용 가스 터빈 압력비와 소성온도가 보수적입니다. 

이것은 지난 10년간 모두 변했습니다. "AeroDerivative Gas Turbine"의 도입으로 인해 산업용 가스 터빈은 극적으로 개선되었으며, 모든 운영 측면에서 성능이 향상됩니다. 

이 두 종류의 가스터빈 사이의 성능 차이. 가스터빈 복합 사이클 모드에서 현재까지 증기 터빈을 빠르게 대체하고 있습니다

 

큰 증기 터빈이 유일했던 유럽과 미국에서 화석 에너지 부문에서 기본 부하 파워의 유형. 

가스 터빈은 1960년대부터 1980년대 후반까지 그 나라들에서는 피크 파워로만 사용되었습니다.

 

주로 "개발도상국"에서 기본 부하로 사용되었으며, 전력은 빠르게 증가하고 있어서 증기를 위해 3년에서 6년의 기다림이 있었습니다.

Figs. 1-3과 Figs. 1-4는 압력비와 소성온도의 성장을 나타낸 것으로 압력비와 소성온도의 성장을 평행하게 나타낸 것임.

Development of engine pressure ratio over the years

 

 

두 성장 모두 최적의 열을 달성하기 위해 필요하기 때문에 서로 효율성, 압력비의 증가는 다음과 같은 경우 가스 터빈 열효율을 증가시킵니다.
터빈 연소 온도 증가에 수반됨. 그림 1-5는 증가하는 압력비의 전체 사이클 효율에 미치는 영향 및 소성 온도를 나타냄.

 

 

Trend in improvement in firing temperature

 

 

 

 

주어진 온도에서 효율성, 그러나 압력비를 증가시키는 것은 다음과 같습니다,

과거에 가스 터빈은 상대적으로 비효율적인 동력으로 인식되었으나, 다른 동력원들과 비교했을 때, 그것의 효율은 아래와 같이 낮았습니다.
1950년대 초에는 15%. 오늘날 효율성은 45~50% 범위에 있습니다.

 

7582 BTU/kW-hr(8000 kJ/kW-hr)의 열 속도를 6824 BTU/kW-hr로 환산함(7199 kJ/kW-hr).

대부분의 가스 터빈의 한계 인자는 터빈이었으며, 입구 온도.

증기 또는 조절된 공기를 이용한 새로운 냉각 방식으로, 블레이드 기술의 획기적인 발전, 터빈 온도 상승은
새로운 가스 터빈은 입구 온도를 2600 ◦F까지 높였습니다
(1427 ◦C), 압력비는 40:1, 효율은 45% 이상입니다.

 

 

Overall cycle efficiency

 

[ 가스터빈 동영상: GE 에너지 ]

https://youtu.be/1eiBMqVuPA8