가스터빈
1 개요
1) 정의
- 압축터빈으로 공기를 압축하여 연소실에서 연료와함께 연소/폭발시켜 발생된 에너지를 터빈을 통해 운동에너지로 전환하는 동력전환 장치
- 연료의 연소열로 가스를 가열하여 고온고압의 가스를 터빈블레이드에 분사하여 동력을 얻는 방식의 기관(내연기관 가스터빈과, 외연괴관 가스터빈으로 구분됨.)
2) 가스터빈 구성
① 압축기
② 연소기
③ 터빈
3) 가스터빈기관 특징
- 압축기-연소실-터빈을 기본 구조로 선형적배치를 통해 진동발생이 적고 높은 RPM을 생성하는데 유리하다.
* 고속회전에 최적이나 저속회전에는 적당하지 않다.
- 소형경량이며 크기대비 출력이 크다.(단위 무게당 출력비는 내연기관보다 크다)
- 토크가 균일하나 열효율이 낮다.
- 진동이 적으나, 소음이 크다.
- 연료사용범위가 넓다. 저급연료도 사용가능하여 별도의 필터등이 불필요.
- 시동시 큰 동력이 요구된다.
2 가스터빈 사이클
1) 브레이튼사이클
- 가스터빈의 이상적 사이클로 항공기, 자동차, 발전용 배기가스를 이용한 사이클.
- 가역단열압축 → 정압가열 → 가역단열팽창 → 정압방열 의 과정으로 진행됨.
* 압축과 팽창이 모두 회전 기계 내에서 일어남.
2) 스털링사이클
- 기본적으로 카르노사이클을 기본으로 하되 등엔트로피 과정이 정적과정으로 대체된다.
- 2개의 등적과정과 2개의 등온과정으로 이루어진 사이클
- 정적과정에서 재생(regeneration)을 이용하며, 재생기는 사이클의 일정시간동안 작동유체에너지를 저장한다.
* 등온압축 : 작동유체가 압축되고 외부로 열을 방출
* 정적가열 : 일정한체적에서 내부(재생기)로부터 열을 공급받음
* 등온팽창 : 작업유체가 외부로부터 열량을 공급받고 팽창
* 정적방열 : 일정한 체적에서 내부(재생기)로 열이 방출된다.
3) 에릭슨사이클
- 기본적으로 카르노사이클을 기본으로 하되 등엔트로피 과정이 정압과정으로 대체된다.
- 2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구성된 사이클.
4) 르누아사이클
- 등적, 등압, 단열과정으로 이루어진 사이클
5) 아트킨스사이클
- 등압, 등적, 2개의 단열과정으로 이루어진 사이클