가스 터빈 엔진 압축기
Gas turbine engine compressors | 이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다.– · ·책 · (2009년 10월)(이 템플릿 하는 |
이름에서 알 수 있듯이, 가스터빈 엔진 압축기는 가스터빈 엔진 열역학 사이클의 압축 부분을 제공한다.가스터빈 엔진 컴프레서의 기본 범주는 축압기, 원심압축기, 혼합유량압축기 등 3가지로 구분된다.네 번째, 특이한 타입은 프리피스톤 가스 발전기로, 압축기와 연소실의 기능을 한 장치에 결합한 것이다.
축압기
대부분의 고압 제트 엔진은 높은 효율을 위해 축압기를 사용한다.Axial 컴프레서에서 공기는 회전 축에 평행하게 흐른다.축압기는 다중 층으로 제작된다.스테이지(stage)는 로터(rotor)라고 하는 회전날개의 줄과 중앙축에 연결되어 있는 고정날개의 줄, 스테이터(stator)라고 하는 고정날개의 줄로 구성되어 있다.축류 압축기에서는 공기가 단계별로 흐른다.로터 블레이드의 역할은 공기의 운동 에너지를 증가시키기 위해 유입되는 공기를 가속하는 것이다.그런 다음 유체는 유체에서 감속되고 그 결과 운동 에너지가 유체에 의해 압력 상승으로 변환된다.압축기를 통해 유량이 감소하고 각 단계마다 날이 점점 작아져 기압과 밀도의 증가를 보상해 일정한 축속도를 만든다.축압기의 경우 공기 흡입구와 압축기 출구 사이에 최대 20단계가 있을 수 있다.
원심압축기
최초의 제트 엔진은 원심 압축기를 사용했고 그것들은 여전히 작은 터보제트와 터보 샤프트 엔진에 사용된다.
컴프레서 원심분리기를 만드는 핵심 부품은 회전하는 블레이드 세트를 포함하는 원심 임펠러다.원심 압축기에서 기류는 회전 축에 수직으로 흐른다.공기는 회전 임펠러를 통과할 때 원심력을 경험한다.공기는 중앙을 향해 밀리고 이러한 공기의 방사적인 움직임은 압력 상승과 운동에너지의 생성을 초래한다.그리고 나서 공기는 디퓨저 섹션이라고 불리는 원심압축기의 또 다른 핵심 요소를 통과하는데, 이 섹션은 공기의 운동 에너지를 점진적으로 감속시켜 압력 상승으로 전환시키는 역할을 담당한다.디퓨저는 임펠러에서 나온 후 공기 흐름을 호위하는 고정식 또는 정적 구성품이다.임펠러와 디퓨저는 각각 원심압축기에서 발생하는 총 압력의 약 65%와 35%에 기여한다.
축압축기와 원심압축기의 비교
일반적인 1단 원심압축기는 압력을 4배 증가시킬 수 있다.유사한 단일단축압축기는 압력을 1.2배만 증가시킬 수 있지만 복수단계를 갖는 능력 때문에 원심압축기보다 축압축기가 유리하다.다단계 압축기에서 압력은 한 줄에서 한 줄까지 곱하기 때문에 압력은 40배 증가할 수 있다.각 단계에서 유량이 축으로 다시 도관되어야 하기 때문에 대부분의 고압 제트 엔진은 다층 축압기를 통합하기 때문에 효율적인 다층 원심압축기를 예측하기가 훨씬 어렵다.그러나 적당한 압축량만 필요할 경우 원심압축기는 훨씬 간단하고 효율적으로 사용할 수 있다.
혼합유동압축기
향후 혼합 유량 압축기는 시장의 작은 끝, 특히 터보팬의 경우 원심 압축기의 확산기에 걸쳐 상대적으로 큰 직경이 현저한 단점이 될 수 있다.
단계별 압축
2단계
높은 전체 압력비에서 압축 시스템은 보통 두 개의 유닛으로 분할된다. 즉, 한 샤프트에 장착된 저압(LP) 컴프레서와 HP 샤프트에 장착되고 자체(HP) 터빈에 의해 구동되는 고압(HP) 컴프레서가 뒤따른다.민간 터보팬에서 LP압축기의 첫 번째 단계는 흔히 1단 팬이다.HP 압축기 압력비가 약 4.5:1을 초과하는 경우, 첫 몇 단계에서 유닛은 아마도 가변 형상(즉, 가변 형상기)을 가지고 있어 컴프레서 맵의 서지 라인을 보다 얕게 만들고, 얕은 작업 라인을 수용할 수 있다.
3단계
롤스로이스는 대형 토목 터보팬에서 압축 시스템을 팬, 중간 압력(IP) 압축기, HP 압축기의 세 가지로 나누었으며, 각 유닛은 자체 터빈 유닛에 의해 구동된다.RB199 군용 터보팬에도 이런 편성이 있다.
프리피스톤 가스 발전기
프리피스톤 가스 발전기는 배기 가스터빈에 동력을 공급하기 위해 사용되는 프리피스톤 엔진이다.압축기와 연소실의 기능을 하나의 장치에 결합한 것이다.이 기계들은 1930-1960년에 꽤 널리 사용되었으나 인기가 떨어졌다.[1]
참조
- ^ "Gas Turbines". freikolben.ch. Archived from the original on 2017-12-02. Retrieved 1 April 2015.
