게시판 > 질답게시판 > 가스터빈의 t-s 선도를 그려보려고 합니다..

공인1단

09-08-03 21:42

가스터빈에 대한 T-S 챠트를 도식하기 위해서는 습공기 챠트와 더불어 배가스 물성을 계산해주는 도구가
필요합니다.
연료와 공기가 만나 연소가 되면 배가스가 나올텐에 이때 조성에 따른 엔탈피와 엔트로피 계산이 필요합니다.
주로 시뮬레이션 S/W를 사용하게 됩니다.
Aspen Plus, Hysys를 사용하시면 어렵지 않게 계산할 수 있을 것입니다.
Brayton Cycle은 흡입→압축→폭발→배기이므로 각지점에 따른 압력, 온도, 조성에 따른 엔탈피, 엔트로피를
계산하고 엑셀에서 분산형 챠트를 그린후 x축과 y축을 적절히 조절하면 그릴 수 있겠습니다.

김현석 flame01

09-08-04 10:00

우선.. 공인1단님의 답변 감사합니다..
님께서 조언해 주신... 시뮬 소프트웨어를 찾아보았습니다..
쉽지 않네요.. 사용하기도.. 설치하기도..ㅋㅋ
게다가 1년 임대비가.. 헐...ㅋㅋ 영세한 저로써는..ㅜㅜ
저는 일단 프로그램을 사용하기 전에 직접 계산을 한번 해 보고 싶습니다..
이건 어떤식을 사용해서 이렇게 되고.. 저렇게 되고.. 이런식으로요...
물론 쉽지 않겠죠.. 그리고 정확하지 않을거라고 저도 생각합니다..
그런데 우선 러프하게나마 제가 스스로 계산을 한번 해 보고 싶어서요...
그리고 제가 참고로.. 제가 최종적으로 계산하고자 하는것은...
가스터빈 주추진기관인 선박에서의 추진 효율입니다...
가스터빈-기어박스-워터제트펌프.. 이렇게 메커니즘 되어있고요..
워터제트펌프로 물을 분사해 추진을 얻는 선박입니다..
원래 무식한놈이 용감하다 그러자나요...ㅋㅋ
그래서 한번 계산해 보고 싶습니다~~ 도와주세요~~

공인1단

09-08-05 13:03

각지점의 N2, O2, CO2, H2O, Ar 조성과 온도, 압력을 알려주시면 이에 해당하는 엔탈피, 엔트로피를 엑셀에
입력해 드릴께요.
엑셀에서 분산형 챠트도 만들어 드리고요.
자료한번 정리해 주시기 바랍니다.

김현석 flame01

09-08-05 15:46

아.. 쉽지 않네요...
뭐.. 솔찍히 말씀 드리면... 화학쪽은 하나도 모르기때문에 각지점의 조성등은 저도 잘 모릅니다..
가스터빈 관리업종에서 일을 하다보니...
한번 혼자 공부해 보고 싶어서 혼자 공부 중인데... 이렇게 어렵고 복잡할 줄이야....ㅜㅜ
공인1단님 너무 고맙고 감사합니다....
제가 무식해 보여도... 죄송하지만.. 이런 방법은 없을까요.....
일반 디젤유(C16H30 )가 완전 연소 한다 가정하고 연소반응 식을 만들어서...
버너 전은 무조건 공기.... 버너 후는 무조건 배기가스.... 이런식으로...ㅜㅜ
거기에 맞추는 방버븐 없나요... 죄송합니다...
겁도없이 너무 어려운걸 건들인거 같네요... 저도 지금 이책 저책 다 찾아보고 있는데..
또 감사하고.. 고맙습니다..ㅜㅜ
부산에서 배 타시고 일본 후쿠오카 가실일 있으시면 이야기 해 주세요.. 제가 성수기 10% 비성수기 20~30% 직원 할인 해서...
공부하고 있는 배표 끊어 드릴께요... ㅋㅋㅋㅋ

공인1단

09-08-05 22:45

흠흠.

디젤유라고 해서 C16H30 물질만 100% 있는 것이 아닙니다.
가장 많은 물질이 C16H30일뿐지이지 이보다 적은 분자량을 갖는 물질도 적지 않습니다.
중요한 것은 Data Sheet입니다.
설계에 관련된 Data Sheet나 실험분석자료에 배가스 조성이 나올 것 같아 자료정리를
부탁드린 것입니다.
온도, 압력은 위 표에 나와있지만 조성에 따라 특히 CO2와 H2O 농도에 의해 배가스
엔탈피와 엔트로피가 크게 바뀝니다.
연료의 조성을 C16H30을 포함해서 자세히 알면 이론연소로 가정하고 풀수도 있습니다.
자료가 있을 것 같은데요.

원래 열기관에 대한 열역학적 분석을 하는 것은 상당한 실력이 보유되어야 이해하는
내용중에 하나일 것으로 생각이 됩니다.
제가 CH4만을 연료로 하는 가스터빈의 예를 들어 T-S 챠트를 그려드릴 수는 있는데 이렇게
하면 도움이 될런지요?

김현석 flame01

09-08-06 13:59

공인 1단님 저때문에 고생이 많으시네요....^^ 감사합니다..
우선 배경을 대충 말씁 드렸다 싶이 jet foil 이라는 형태의 선박의 추진 효율을 구하는 것이 최종 목표 입니다..
그리고 저는 이 형태의 선박회사의 선박 관리 직원 이구요...
그런데 이 배는... 라이센스가 있기 때문에 보수, 정비 같은 전 부분을 외국에서 해야만 합니다.. 선체 제외하구요..
배를 도입할때 기기의 유지 보수와 수리에 관한 일반적인 데이터만 제공 받고..
나머지 기술적인 데이터들은 하나도 받지 못하였습니다..(원 라이센스는 보잉이고.. 일본 가와사키에 팔아넘김)
특히나 터빈 관련 자료는 전무하다고 봐야죠..
이 배를 관리하면서 어느정도의 효율을 가지는지 어떤부분에서 취약한지...
너무 답답했지만.. 기술 공개를 하지 않아... 너무 답답해 제가 혼자서 알아보고 계산해 보려고 하븐 것이였습니다..
너무 부족한 자료였다는것을 저도 알고 시작 했지만.. 공인 1단님이 보시기에도 좀 어기지 였을듯...^^
음... 일단 표의 운전시의 사용된 유종을 알고 있으니 지금 찾아 보는중 입니다.. 화학 조성부분을요...
그리고 상기 엔진 데이터는 엘리슨사의 kf 501 f 엔진 이구요..
기름관련 데이터 찾게 되면 다시 글 올리도록 하겠습니다.. 감사합니다..

스테파노 Stefano

09-08-06 21:08

Gas Turbine의 Efficiency를 계산하는 일은 아주 복잡한 계산들을 포함하고 있습니다.
그중에 대표적인 계산들은

1) 공기 및 연료의 압축동력 계산
2) 연소계산
3) 연소온도 계산
4) 터빈의 에너지 밸런스
5) 터빈내에서의 열손실과 마찰손실
6) 가스터빈의 효율 및 유효 축동력 계산

게다가 터빈의 축동력을 이용하여 물을 펌핑하고 이를 이젝터에 사용하기 위해서는
1) 물 펌핑동력
2) 이젝터의 에너지 수지

그리고 배의 추진력과 연관지어 계산하는 것들은
1) 배의 추진동력 계산
2) 추진 이젝터의 효율

이들의 주제를 모두 해결하려면 시간이 많이 걸릴 것이지만 도전해 보는 정신으로 하나씩 풀어가야 할 것입니다.

인터넷을 찾아보니 이와 관련한 기사를 발견하였습니다. 이를 따라 계산하는 것은 아주 어려운 일이지만 수학도구인 Mathcad 프로그램으로 작성된 것이 보입니다. 이 자료는 개념 정리정도로만 이해하고 이중에서 토픽을 정하여 계산해 보는 것이 좋을 것 같습니다.

참고자료: http://www.benwiens.com/energy2.html#energy1.14

김현석 flame01

09-08-07 09:14

우선 스테파노 공인2단 님의 도움 감사 드립니다.
최종적으로는 스테파노님의 의견처럼 디테일하게 계산을 목적으로 하고 있으나..
일단은 크게 간단히 여러 가정을 하고... 그러니까..
마찰, 열손실, 기타등등의 에너지 로스가 없다고 가정한 뒤 계산을 완료하고..
그 후 에너지 로스에대해 하나하나 토픽을 정해 계산을 해 나가려 합니다..
그래서 경유중 가장 큰 부분을 차지하는 C17H36이 100%로 가정하고 이 부분이 완전연소한다
가정한 뒤 계산을 하려고 하였습니다.. 물론 많은 오류가 있겠지만요....^^
지금 백방으로 경유의 화학조성을 알아보려 하고 있지만 어렵네요...
겨우 경유규격 astm d 975 를 찾아냈을 뿐이고...ㅋ 초저유황경유 (0.001% DIESEL OIL) 를 실제
사용한다고 알아냈을 뿐입니다..
여러가지 감사합니다..
공인2단님 위 제 말처럼 C17H36->17CO2+18H2O 으로만 완전연소를 한다 가정하면 오류가 심하게 많이 생기나요??