선박폐열회수시스템을 위한 외향반경류형 터빈 기본 설계

Abstract

본 연구에서는 IMO 2020 및 EEDI 3 단계 규제에 따라 친환경 선박에 대한 국제적 요구가 증가하고 있는 가운데, 해결책 중 하나인 선박의 폐열 회수 시스템의 사이클 및 외향반경류터빈(ROT, Radial outflow turbine)을 설계하였다. 사이클은 단순 ORC(Organic Rankine cycle)로 설계되었고, 1차원 터빈 설계는 Euler의 터보 기계 방정식, 비속도 및 비직경 등을 활용하고, 작동 유체는 R245fa을 채택했다. ROT의 초기 모델을 설계 한 후, 적정 단 수를 검토하기 위해 사례 연구를 수행하였고, 이를 통해 5 단 ROT를 적정 모델로 선택하였다. 5단 ROT는 480.9kW의 출력과 설계점에서 약 86.8 %의 total-to-total 효율을 가진다. 그리고 탈설계점에서 성능을 회전 속도, 입구 전압력 및 전온도를 사용하여 보고하였다. 제시된 탈설계점 성능은 전산유동해석(CFD)의 결과와 비교될 수 있고, 실제 운전에도 활용 가능할 것으로 보인다.