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인콜로이 800HT 터빈 전이 덕트 단일 연소실 출구 전이 섹션 (GE LM2500 가스 터빈 부품용)

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전이부: 연소실과 터빈을 연결하는 핵심 다리

전이부의 형태는 일반적으로 점차 변화하는 파이프이다. 그 단면적은 압축기에서 연소실로 갈수록 점차 증가한다. 이는 압축기 출구에서 공기 유속과 압력이 높으므로, 단면적을 늘려 공기 유속을 낮추어 연료와 공기가 연소실에서 더 잘 섞이고 안정적으로 연소될 수 있도록 하기 위해서이다. 그 길이는 가스터빈의 전체 설계 및 성능 요구 사항에 따라 다르다. 일반적으로 그 길이 설계는 공기 흐름의 균일한 전이와 압력 손실의 최소화를 고려해야 한다.

전이부는 고온과 고압을 견뎌야 하기 때문에, 특히 연소실 출구에서 터빈으로 이어지는 전이부는 고온의 연소 가스에 의해 침식될 수밖에 없습니다. 따라서 일반적으로 니켈 기합금과 같은 내열 합금 재료가 사용됩니다. 제조 공정 측면에서는 그 내부 표면이 매끄럽게 유지되고 공기 흐름의 마찰 저항을 줄이기 위해 정밀 주조 기술이 사용될 수 있습니다. 동시에 일부 전이부는 냉각 공기를 유입시켜 부품의 온도를 낮추고 고온 환경에서 구조적 완전성과 안정적인 성능을 보장하기 위해 내부 냉각 통로 설계를 채택할 수도 있습니다.

압축기에서 연소실로 전환되는 동안 주요 기능은 공기 흐름의 속도와 압력을 조절하는 것이다. 압축기 출구의 공기 흐름 속도는 높지만, 연소실은 연료와 공기의 충분한 혼합과 안정적인 연소를 보장하기 위해 비교적 낮은 속도의 공기 흐름을 필요로 한다. 전환부는 점진적으로 변하는 단면적을 통해 연소실 입구의 요구 사항에 맞게 공기 흐름 속도를 줄이고 압력이 적절히 변화하도록 한다. 연소실에서 터빈으로 가는 과정에서 전환부는 고온고속의 가스가 터빈에 균일하게 들어갈 수 있도록 하여 터빈이 가스로부터 효율적으로 에너지를 추출할 수 있도록 해야 한다.

전이부의 설계는 균일한 공기 흐름을 보장하기 위해 매우 중요합니다. 가스 터빈에서는 연소실에서의 연료와 공기의 혼합 및 터빈 내 가스의做工 과정 모두 균일한 공기 유량 분포를 필요로 합니다. 불균일한 공기 흐름은 불완전 연소, 국부적 과열 또는 터빈 날개에 대한 불균등한 힘 등 문제를 초래할 수 있습니다. 전이부는 가이드 베인과 점진적인 벽 형태 같은 특수 내부 구조를 통해 공기가 고르게 흐르도록 유도하여 전체 가스 터빈 시스템의 성능과 신뢰성을 향상시킵니다.

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연소실과 터빈 사이의 전이부는 터빈의 작업 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 만약 전이부가 고온 가스를 터빈으로 균일하게 유도하지 못하면, 터빈 날개는 불균등한 열적 및 기계적 스트레스를 받게 됩니다. 이는 단순히 터빈의 효율을 감소시키는 데 그치지 않고, 터빈 날개를 손상시켜 가스 터빈의 수명을 단축시킬 수도 있습니다. 또한, 전이부에서의 압력 손실은 터빈 입구의 가스 압력을 영향을 주어 터빈의 작업 능력을 저하시킬 수 있습니다.