터빈성능실험

목차

1. 실험 개요 및 이론
2. 실험 결과
3. 고찰
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 개요 및 이론
1.1 실험 목적
이번 실험은 프란시스 터빈에 공급되는 가이드 베인의 열림과 물의 압력에 따른 터빈의 성능 변화를 시험하고, 실험 중 발생하는 캐비테이션 현상을 관찰하고 이해하는 실험이다.

1.2 실험 이론
-수력 터빈의 원리
수력원동기는 러너(runner)가 작동해 물의 에너지를 기계 에너지로 변환하는 기계이다. 위치에너지를 가진 물이 수차에 유입될 때 압력 에너지 또는 속도 에너지로 변환된다. 터빈(turbine)은 변환된 에너지를 받아 동력(shaft torque)을 발생시킨다. 발생한 동력은 기계 에너지로, 발전기와 직결되어 전기에너지로 변환해 이용된다. 수력 발전소는 위와 같은 방식으로 동작한다. 터빈은 작동 방식에 따라 반동 터빈과 충동 터빈으로 구분할 수 있다.

1.3 실험 장치
프란시스 터빈 장치는 1) 압력계, 2) 회전 드럼판, 3) 가이드 베인 조절 장치, 4) 스프링 저울로 구성된다.

1.4 실험 방법
1) 실험 전 터빈으로 들어가는 물의 압력을 선정하고, 가이드 베인의 위치를 조절한다.
2) 터빈 뒤쪽의 스프링 저울의 눈금을 무부하 상태인 0으로 조절한다.
3) 수력 벤치(hydraulic bench)를 이용해 최대 유량에서 터빈을 돌려 유동을 안정화한다.
4) Inlet Pressure를 터빈에 들어오는 물의 유량을 조절해 목표값으로 맞춘다.
5) 타코미터를 사용해 터빈 회전수을 측정하고 Left Balance, Right Balance, speed, Flow, 압력을 측정한다.
6) Left Balance를 0.5씩 늘려가며 (5) 과정을 반복한다.
8) 실험 과정에서 캐비테이션 현상을 관찰한다.

2. 실험 결과
2.1 터빈의 이론동력, 발생동력과 효율 계산
터빈에서 발생하는 Hydraulic Power과 Mechanical Power는 다음과 같이 계산할 수 있다.

참고자료

· 전지웅, 2024, 터빈성능실험 교안, pp.1-8
· Robert W.Fox, Aan T.Mcdonald, John W.Mitchell, Philip J.Pritchard, 2017, “Fluid Mechanics 9 th edition SI version”, Hoboken, WILEY, pp. 274, 467~470
· 김종성, 김세나, "부수적 서비스 제공에 따른 양수발전소 수차의 캐비테이션 및 피로에 대한 가속효과 평가." 대한기계학회논문집A 41.3 (2017): 225-232.
· 김병옥(Byung Ok Kim),선경호(Kyung Ho Sun),and 이안성(An Sung Lee). "25MW급 산업용 가스터빈의 저널과 베어링 손상 보수사례에 관한 연구." 한국유체기계학회 논문집 15.6 (2012): 64-69.
· Zhenmu Che. "프란시스수차 흡출관 캐비테이션 불안정성 억제에 관한 연구." 국내박사학위논문 목포대학교 대학원, 2018. 전라남도