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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:莊閎智
研究生(外文):Huang-JhihZhuang
論文名稱:液態燃油摻燒氫氣微型渦輪引擎之設計與性能研究
論文名稱(外文):Evaluation on Liquid Fueled with Hydrogen Injection Micro Turbine Engine Performance
指導教授:王振源王振源引用關係賴維祥賴維祥引用關係
指導教授(外文):Chen-Yuan WangChen-Yuan Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:微型渦輪引擎氫氣燃燒燃燒性能廢氣排放
外文關鍵詞:Micro Turbine EngineHydrogen InjectionHydrogen CombustionExhaust Reduction
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本研究之目的在於將氫氣導入使用液態燃油(JP-8)當作主要燃料的渦輪引擎,其渦輪引擎是利用渦輪增壓器(TD-08)配合自行設計之燃燒室建構之微型渦輪引擎,並且設立五個站位點放置溫度以及壓力感測器量取實驗需要的溫度與壓力數據,在渦輪出口段設置廢氣擷取器連結廢氣分析儀用以分析尾管出口廢氣成份,藉由建立此套系統以供後續研究所用。本研究中導入氫氣(7.7~71.8L/min)約佔JP-8燃油熱量的6%以內,在運轉中的微型渦輪引擎燃燒室加入氫氣摻燒時,觀察與量測其引擎運轉的溫度、壓力以及尾管排放廢氣(CO、HC以及NOx)濃度等變化。
研究結果發現隨著導入的氫氣量增加,其燃燒反應的高溫面有往上游移動的趨勢,氫氣確實有增進燃燒速度,縮短燃燒長度之功能;尾管廢氣濃度方面隨著導入氫氣比例的提高皆有呈現下降的趨勢CO最高能減少56%的排放量,HC的濃度則能夠降低78%以及NOx最多能夠減少44%的排放量,顯示氫氣摻燒約6%已確實有整體改善微型渦輪燃燒性能之效果。

The purpose of this research is to inject hydrogen into a turbine engine which consumes liquid fuel (JP-8) as major fuel. The turbine engine is composed with a turbocharger (TD-08) and a combustor which is designed in laboratory. In all stations there are 5 thermocouples and 4 pressure sensors installed. The exhaust extractor combines with gas analyzer which is installed outside the turbine exit. Amount of hydrogen (7.67L/min~71.8L/min)less than 6% based on total heat of fuel are injected into the combustor in order to examinate the influence of combustion performance by monition parameters like temperature, pressure, RPM, and its exhaust(CO, HC and NOx), etc.
From results of this research, it was found out that with hydrogen injection the high temperature area moves upstream in the combustor which can verify hydrogen enhancing combustion process. Furthermore, its trends of CO, HC, NOx concentration can be expected downward with hydrogen injected into the turbine engine. There is 56% decrease of CO,78% decrease of HC and 44% reduction of NOx. In summary, hydrogen injection does enhance combustion performance in micro turbine engine even with only 6% in total heat addition.


摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號表 XII
第 一 章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 3
1-3 研究動機與目標 8
第 二 章 理論分析與設計流程 9
2-1 系統設計概念 9
2-2 燃燒室設計 12
2-3 氣渦輪機基本原理 15
第 三 章 實驗設備與儀器 25
3-1實驗設備 25
3-1-1 渦輪增壓器 25
3-1-2燃料供給系統 27
3-1-3 滑油供給系統 36
3-1-4 點火系統 37
3-1-5 電源供應系統 38
3-2 實驗量測儀器 39
3-2-1 轉速量測系統 39
3-2-2 溫度量測系統 41
3-2-3 壓力量測系統 43
3-2-4 尾氣擷取及分析系統 45
3-2-5 資料擷取系統 48
第 四 章 實驗原理與實驗步驟 50
4-1 摻氫條件 50
4-2 實驗步驟 52
4-3 導入氫氣程序 55
4-4 氣體產生器性能測量 56
第 五 章 結果與討論 57
5-1 氣體產生器基本性能 57
5-2 實體站位溫度量測結果 60
5-3 實體站位壓力量測 64
5-4 各種轉速下不同摻氫量對各站位之溫度變化 67
5-5 各種轉速下不同摻氫量對各站位之壓力變化 70
5-6尾氣成分分析 73
第 六 章 結論與未來工作 79
6-1 結論 79
6-2 未來工作 80
參考文獻 81
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http://www.ikeuchi.com.tw/
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【20】“SetPro http://setprop.com/

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