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研究生:洪偉稜
研究生(外文):Wei-LengHong
論文名稱:高轉速渦輪發電系統之設計與驗證研究
論文名稱(外文):Design and Verification of High Speed Turbine Generator System
指導教授:賴維祥賴維祥引用關係
指導教授(外文):Wei-Hsiang Lai
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:氣體產生器動力渦輪渦輪增壓器高轉速
外文關鍵詞:Gas GeneratorPower TurbineTurbochargerHigh -Speed Generator
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本研究主要目的是利用渦輪增壓器(TD-08)建立一套微型渦輪氣體產生器,使用JP-8為主要燃料,並利用渦輪氣體產生器出口高溫氣體特性,連結動力渦輪並帶動高轉速發電機,形成高轉速渦輪發電系統,藉由建立此套系統供後續研究所用。研究中以兩種不同架設方法進行發電機的架設,並探討發電機在不同負載測試下對渦輪增壓器溫度、壓力、油耗率等影響。
本研究之發電機為適合渦輪引擎高轉速特性的三相交流發電機,發電機測試不是經由主軸馬達輔以變速箱來製作一高速發電機測試平台,而是藉由渦輪氣體產生器出口氣體推動動力渦輪帶動發電機,並經由實驗點火成功且運轉至發電機所需之轉速(90,000 RPM)。利用3 kW級負載機進行發電機性能量測,在最高轉速時量測得發電機最大輸出功率為550 W。

The purpose of this research is to establish the micro gas generator by using turbocharger. The JP-8 is the major fuel used in the system. The system, combined power turbine with generator, was powered by the high exhaust gas temperature from the high speed turbine generator. In this study, there were two different ways to link generator and turbine engine. The parameters in the system with different generator output were investigated, including temperature, pressure, fuel consumption, etc.
The three-phase alternator used in this study is suitable for the high-speed turbine engine. Rather than using spindle motor, the power turbine was powered by the gas generator. The gas generator with separate power turbine was successfully set up; and after ignition process, it could reach the required high revolution speed, i.e. 90,000 RPM. The results showed that the generator could provide 550 W at the maximum speed.

摘要 III
Abstract IV
致謝 V
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 X
符號說明 XIV
下標 XV
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 5
第二章 設計流程與理論分析 13
2-1 氣渦輪機理想循環 13
2-2 系統設計概念 23
2-3 燃燒室設計 28
2-4 發電機與渦輪引擎連接方法 30
2-5 發電機設計 33
2-6 發電機轉子設計 35
第三章 實驗儀器與設備 38
3-1 實驗設備 38
3-1-1 渦輪增壓器 38
3-1-2 動力渦輪 39
3-1-3 發電機 40
3-1-4 燃料供給系統 40
3-1-5 點火系統 43
3-2 實驗量測儀器 45
3-2-1 轉速量測系統 45
3-2-2 溫度量測系統 46
3-2-3 壓力量測系統 48
3-2-4 資料擷取系統 49
3-2-5 電子負載機 51
第四章 實驗步驟與方法 52
4-1氣體產生器啟動、關車程序 52
4-2 發電機負載測試 54
4-3 系統量測方法 55
第五章 結果與討論 57
5-1 渦輪增壓器基本性能 57
5-2 發電機架設於進氣道前端試驗結果 61
5-3 動力渦輪對渦輪增壓器之影響 62
5-3-1 實體站位溫度量測結果 64
5-3-2 實體站位壓力量測結果 68
5-4 高轉速渦輪發電系統性能分析 72
5-5 發電機測試結果 74
第六章 結論與未來工作 80
6-1 結論 80
6-2 未來工作 81
參考文獻 82
自述 85

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