マイクロガスタービン高効率化のためのタービン内全温-定膨張燃焼に関する研究

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マイクロガスタービンサイクルに全温一定過程の導入をし熱効率が向上すると考えられる.本研究において,全温一定過程はタービン動翼内で燃焼を行うことを想定している.本来,タービンでは仕事抽出のために全エンタルピーが低下するが,燃焼による発熱で補うことで全温を一定に保つ.本実験の行うことを大まか並べると,タービンを用意し「タービンを運転」「運転中のタービン動翼内に燃料を投入」「着火」「火炎を保持」「タービン動翼の入口・内部・出口の温度を測定し全温一定であるかを確認」「タービンのする仕事を測定」となる.この一連の実験を市販の自動車用ターボチャージャと自作のタービンを用いて実施した.本年度は,引き続き自動車のターボチャージャを利用した燃焼実験を行った.昨年度においてケーシングを石英で自作し内部が見える構造にしたタービン内にて火炎を保持し,常温,および,高温条件における自作ケーシングの性能を測定し,着火性とタービンの出力の両方が満足されるフレームホルダーの形状や位置についておおまかな検討ができたため,大きさと形状を確定し新規に取り付けた.そして,入口温度800[K],タービン回転数10万rpmという実際のマイクロガスタービンに近い条件を中心に燃焼実験を行い,流量,圧力比,燃料消費量に対する動力特性を得た.しかしながら、火炎を伴う燃焼では安定的な燃焼の維持が難しく,例えば触媒燃焼を用いる等の方法が必要であることがわかった.