微型氣渦輪發電系統平台設計實作

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賴錦德(Chin-Te Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

微型氣渦輪發電系統平台設計實作
(An Experimental Study on A Micro Gas Turbine Electric Power Generator)

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摘要(中)

本論文研究實作設計一微型氣渦輪機發電系統平台，進而測試其發電效能，研究步驟有三，第一部分為燃燒器的設計改良，在燃燒器(Type:4020-3HP, North American)之噴嘴出口處，加裝了一燃料噴射器以及一漩渦產生器，並以甲烷做為燃料，使空氣與甲烷之間的混合大增，進而使燃燒完全，有效縮短燃燒火焰長度並有較佳的火焰穩定性。第二部分為燃燒室的設計，將第一部份之改良燃燒器安裝至具有內外艙室的燃燒室進行測試，內外艙室是一必要的設計，功用為避免高溫火焰直接接觸燃燒室外艙內壁面，造成壁面受熱變形。第三部分則將系統平台整合，針對燃燒動力、渦輪機組以及發電機等三種主要設備，進行系統整體測試。測試結果可成功運作並生產電力，最大發電功率約為100 W，雖然本系統目前之發電量尚未達到預期之分散式發電系統目標，但已完整建立研究所需之預備知識及技術，相信對往後的研究工作應有具體上的助益。

摘要(英)

This thesis aims to design a micro gas turbine electric power generating system for educating demonstration. The system is composed of the combustion and mechanical power section, the compression air supply section and the electric power generation section. The combustion and mechanical power section contains the main combustor, the combustion chamber and the power turbine. The North American nozzle-mixed 4020-series burner is used and modified as the gas turbine combustor, in which the fuel injector and the swirl vane are applied to shorten the flame length and enhance the combustion stability. The combustion chambers with the perforated inner liners are also designed to avoid damage of the chamber wall due to the direct contact with high temperature flame. In the series of the performance tests, the integrated system is successful for continuous operation with a maximum power generation of about 100 W. Though the expected power generation is still too far to reach, the essential knowledge and practical skills for the system establishment are useful for further studies.

關鍵字(中)

★ 微型氣渦輪機
★ 燃燒器
★ 渦漩產生器
★ 火焰長度
★ 發電系統整合

關鍵字(英)

★ micro gas turbine
★ combustor
★ swirling generator
★ flame length
★ power generation system integration

論文目次

摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖表目錄 VI
符號說明 IX
第一章前言 1
1.1研究動機 1
1.2問題所在 2
1.3解決方法 3
1.4論文架構 4
第二章文獻回顧 8
2.1 燃燒器及燃燒室設計 8
2.2微型氣渦輪機發電系統 10
2.3 車用渦輪增壓器 12
第三章實驗設備與方法 18
3.1微型氣渦輪發電測試平台 18
3.2燃燒動力設備 19
3.3渦輪機組 21
3.4車用發電機 22
3.5空氣與燃料供應設備 23
3.6量測設備 24
3.7 氣渦輪機性能分析 25
第四章結果與討論 44
4.1改良前後燃燒器火焰特性 44
4.2微型氣渦輪機發電系統平台設置發展結果 47
4.3發電系統平台發電測試 48
4.3.1小型直流馬達發電系統平台測試 49
4.2.3中型直流馬達發電系統平台測試 50
第五章結論與未來工作 71
5.1結論 71
5.2 未來工作 72
參考文獻 73

參考文獻

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指導教授

施聖洋(Shenq-yang Shy)

審核日期

2009-8-27

推文