Analysis of Flow Characteristics of Micro Pelton Turbine for PRO systems according to Variation of Operating Conditions

Title
Analysis of Flow Characteristics of Micro Pelton Turbine for PRO systems according to Variation of Operating Conditions
Authors
신유환김영수정인혁박주훈정진택
Keywords
펠턴 터빈; 압력지연삼투; 노즐
Issue Date
2018-05
Publisher
2018 대한기계학회 플랜트부문
Abstract
최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심이 높아지면서 염수(Brine)와 담수(Fresh water)의 염도차를 이용한 발전 중 하나인 PRO(압력 지연 삼투, Pressure Retarded Osmosis) 시스템이 주목 받고 있다.(1) PRO 공정에서는 해수의 담수화 공정 후 발생하는 염수의 압력에너지를 염수와 담수 사이의 삼투현상(osmosis)을 이용하여 에너지 회수 장치를 통해 전기에너지로 회수한다. PRO 공정 과정에서는 상대적으로 고수두, 저유량 조건이 형성되는데, 이러한 운전조건에 적합한 에너지 회수장치로는 펠턴 터빈이 있다. 펠턴 터빈은 노즐에서 고속으로 분사된 제트의 운동에너지로 터빈의 러너를 회전시켜 전기에너지를 생산하는 작동 방식을 갖고 있으며, 일반적으로 대규모 수력발전용으로 많이 사용되어 왔다.(2~4) 그러나 최근에는 작은 규모의 소수력발전과 PRO 공정의 에너지 회수 장치로도 연구 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 PRO 공정에 사용되는 10kW 급 마이크로 펠턴 터빈의 성능시험을 진행하였다. PRO 공정에서는 분리막의 성능에 따라 운전조건이 변할 수 있기 때문에 탈설계점에서의 성능 분석이 필요하다. 본 연구를 통해 확보된 PRO 공정용 펠턴 터빈의 성능 곡선은 향후 PRO 공정에서 터빈 운전점을 선택하는데 활용될 것으로 판단된다. 또한, 펠턴 터빈의 성능 감소 원인 중 하나인 제트의 운동에너지 손실을 분석함으로써 특정 운전영역에서의 급격한 성능 감소의 원인을 분석하였다.
URI
http://pubs.kist.re.kr/handle/201004/68641
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KIST Publication > Conference Paper
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