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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
이 논문의 연구 히스토리 (9)
2006
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최근 강화된 선박용 디젤엔진의 NOx규제를 만족하기 위하여 4.6 이상의 고압력비, 80% 이상의 단열효율 및 13% 이상의 운전범위(Turn Down Ratio)를 요구하는 과급기의 원심압축기에 대한 최적의 임펠러, 베인디퓨저, 케이싱 설계 기준을 제시하였고 시제품 제작 및 성능 시험평가를 통해 설계를 검증하였다. 주요 연구요약은 다음과 같다.
1) 고압력비의 압축기를 설계하는 3차원 프로그램을 개발하였다. 주요 설계 변수로는 임펠러 후향경사각, 날개 수, 임펠러 출구 직경 등이다.
2) 고압력비를 달성하기 위한 베인 디퓨저의 최적형상은 modified airfoil, channel diffuser, NACA65-4A10-06 airfoil 세 가지 중에서 넓은 운전범위를 가지면서도 성능도 우수한 channel diffuser로 결정되었다.
3) 임펠러 출구직경과 베인 디퓨저 출구 직경비의 최적값은 효율과 압력비를 감안하여 1.46 으로 결정되었다.
4) 설계 및 해석결과로부터 결정된 압축기를 제작하여 성능시험한 결과, 소요동력 1,179 kW, 유량 4.78 m3/s, 효율 79.6%, 압력비 4.67, 서지 9%(목표값 유량 4.73 m3/s, 효율 80%, 압력비 4.65)를 확보하여 설계점의 압력비와 효율을 만족함으로써 설게의 타당성을 검증하였다. 하지만 13%이상의 목표대비 4%부족한 서지마진 문제를 해결하고자 입구 재순환 케이싱의 설계개념을 도입하여 개선하였다.
5)시험결과로부터 실험계획법을 이용하여 최적의 slot을 적용한 경우에서 TR(Turn Down Ratio, 허용 운전범위)이 18.8%로써 9.8%대폭 증가되었고 압력비는 설계점에서 3.8%향상되었다. 따라서 TR을 증가시키는 일반적인 설계방법인 디퓨저 각도의 수정설계없이 최적의 bleed slot 케이싱 설계를 적용함으로써 TR 및 압력비를 동시에 증가시킬 수 있다는 사실을 확인하였다.
1) 고압력비의 압축기를 설계하는 3차원 프로그램을 개발하였다. 주요 설계 변수로는 임펠러 후향경사각, 날개 수, 임펠러 출구 직경 등이다.
2) 고압력비를 달성하기 위한 베인 디퓨저의 최적형상은 modified airfoil, channel diffuser, NACA65-4A10-06 airfoil 세 가지 중에서 넓은 운전범위를 가지면서도 성능도 우수한 channel diffuser로 결정되었다.
3) 임펠러 출구직경과 베인 디퓨저 출구 직경비의 최적값은 효율과 압력비를 감안하여 1.46 으로 결정되었다.
4) 설계 및 해석결과로부터 결정된 압축기를 제작하여 성능시험한 결과, 소요동력 1,179 kW, 유량 4.78 m3/s, 효율 79.6%, 압력비 4.67, 서지 9%(목표값 유량 4.73 m3/s, 효율 80%, 압력비 4.65)를 확보하여 설계점의 압력비와 효율을 만족함으로써 설게의 타당성을 검증하였다. 하지만 13%이상의 목표대비 4%부족한 서지마진 문제를 해결하고자 입구 재순환 케이싱의 설계개념을 도입하여 개선하였다.
5)시험결과로부터 실험계획법을 이용하여 최적의 slot을 적용한 경우에서 TR(Turn Down Ratio, 허용 운전범위)이 18.8%로써 9.8%대폭 증가되었고 압력비는 설계점에서 3.8%향상되었다. 따라서 TR을 증가시키는 일반적인 설계방법인 디퓨저 각도의 수정설계없이 최적의 bleed slot 케이싱 설계를 적용함으로써 TR 및 압력비를 동시에 증가시킬 수 있다는 사실을 확인하였다.
목차
1. 서론2. 압축기 설계2.1 인듀서 설계2.2 임펠러 출구 설계2.3 디퓨저 설계2.4 스크롤 케이싱 설계3. 압축기 유동해석 및 성능시험3.1 유동해석 경계조건3.2 압축기 성능시험3.3 결과 및 고찰4. 고압력비 압축기의 설계 및 시험평가 요약5. 서지마진 확보를 위한 Bleed Slot 케이싱 설계5.1 서지마진 확보 설계의 배경5.2 Bleed Slot 케이싱의 특성 분석6. Bleed Slot 유동해석 및 성능시험6.1 유동해석 및 시험결과 분석7. 서지마진 향상 설계 및 시험평가 요약8. 결론
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