모델 가스터빈 연소기내에서 연소 불안정성에 관한 실험적 연구

Abstract

근래 대부분의 가스터빈은 NOx 등의 유해배기가스를 줄이기 위해 건공기 예혼합 연소방식을 이용하고 있다. 그러나 이러한 방식은 연소에 기인한 진동을 일으키며, 이는 열과 압력의 변동으로 인한 연소실과 터빈 블레이드의 기계적 파괴를 일으킨다. 이러한 연소진동의 기구를 이해하기 위하여 덤프형의 연소기를 제작하고, 상온 상압의 조건에서 실험을 하고, 자기발생의 불안정성을 일으키는 것을 관찰하였으며, 이는 운전조건에 따라 연소기의 공명모드와 시간 지연 분석법으로 설명되는 모드를 구분할 수 있었다. 압력센서, 고속 카메라, 아세톤 레이저 유도 형광법을 이용하여 압력, 열발생율, 당량비 변동의 측면에서 연소 불안정성을 관찰하였다. 그 결과 대류시간 음향시간 등의 특성시간을 정의한 시간지연분석법을 통해 불안정성 기구를 이해할 수 있었다. 또한 이 시간스케일이 연소 진동의 현상을 지배하는 중요 변수이고, 운전 조건에 따라 각기 다른 불안정성 기구에 의해 설명되는 것을 알게 되었다.