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가스 터빈 연소기: 에너지 변환의 핵심 열원
운전 중에 압축기에서 압축된 고압 공기가 공기 입구를 통해 연소실로 들어갑니다. 일부 공기는 스위버에 의해 회전하고, 연료 분사 노즐은 연료를 연소실로 분사하여 회전하는 공기와 완전히 혼합됩니다. 이 혼합 과정은 연소 효율에 매우 중요합니다. 양호한 혼합은 연료가 가장 짧은 시간 안에 완전히 연소되어 많은 열 에너지를 방출하게 만듭니다.
연소실은 연소 과정에서 발생하는 극도로 높은 온도를 견뎌내야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 고온에 견디는 재료를 사용하는 것 외에도 다양한 냉각 기술이 사용됩니다. 예를 들어, 연소실 벽에 냉각 통로를 설계하여 냉각 공기를 도입해 벽의 온도를 낮춥니다. 동시에 열 장벽 코팅은 연소 가스로부터 연소실 벽으로의 열 전달을 효과적으로 줄여 고온 환경에서 연소실의 구조적 무결성과 수명을 보장합니다.
연소 과정 중 연소실 내부의 압력 변화를 효과적으로 제어해야 합니다. 한편으로는 연소로 인해 생성된 압력이 터빈을 효율적으로 회전시킬 수 있도록 보장해야 하고, 다른 한편으로는 과도한 압력이 연소실 구조에 손상을 주거나 기타 안전 문제를 일으키지 않도록 해야 합니다. 따라서 연소실의 구조 설계와 운전 파라미터 조정은 압력 제어를 고려해야 하며, 일반적으로 가스 터빈의 전체 제어 시스템과 협력하여 안정적인 압력 환경을 유지합니다.
에너지 전환의 시작점: 가스 터빈에서의 에너지 전환은 연소실이 첫 번째 연결 고리입니다. 연소실은 연료의 화학에너지를 연소를 통해 고온, 고압의 기체 내부 에너지로 변환하여 터빈의 후속 작업에 필요한 동력을 제공합니다. 연소실의 성능이 좋지 않으면 불완전 연소나 낮은 에너지 전환 효율로 인해 전체 가스 터빈 시스템의 출력과 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
시스템 안정성에 미치는 영향: 연소실의 작업 상태는 가스 터빈 시스템의 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 안정된 연소 과정은 가스 터빈이 다양한 운전 조건(다양한 부하, 속도 등)에서 원활하게 작동할 수 있도록 보장합니다. 반면, 연소실에 연소 불안정, 화염 소멸 또는 후속 현상과 같은 문제가 발생하면 가스 터빈의 진동이 심해지고 출력 전력이 변동하며, 심지어 시스템 고장 및 안전 사고를 유발할 수도 있습니다.
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