軸流タービン用羽根なしノズルの研究

• 研究課題/領域番号: 61550136
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 水町 長生 千葉工大, 工学部, 教授 (20013055)
• 研究分担者: 浦川 卓朗 千葉工業大学, 工学部, 講師 (60146280)
• 研究期間 (年度): 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 1986年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: ノズル / タービン / ガスタービン / 蒸気タービン / ターボチャージャー

研究概要

軸流タービンでは、従来羽根付きノズルを用い、作動流体を膨張させ、高速旋回流を得ている。最近ガスタービンが多く用いられるようになったが、ガスタービンでは、燃焼ガスにより羽根が腐食され、また高級耐熱材料を使用しなければならない。この研究はこの欠点を除くため、ノズル羽根を使用しないで作動流体を膨張させ、高速旋回流を得ようとするものである。この研究は回転軸に直角にタービンスクロールを設け、スクロール入口から回転軸に直角に作動流体を流入させることにより、回転軸まわりの角運動量を与え、この角運動量を用いて、回転羽根の前方で、膨張旋回流を得るものである。
このような流れについて理論的な解析を行い、タービンの回転羽根に適した損失の少い旋回流を得るために必要なスクロールおよび誘導路内の流れについて、計算を行い、誘導路入口において全圧一定な流れが流入した場合について、誘導路内の各点の圧力および速度を求める式を誘導し、またノズル部において半径方向に流出角が一定なノズル流れ、および半径方向に循環が一定なノズル流れを得ることができることを明らかにした。
以上の計算結果に基き、2枚の旋回楕円面によって形成される誘導路を有するノズル実験装置を製作した。実験装置の主要諸元は次の通りである。ノズル外径:240mm,ノズル内径;180mm、流出角:15〜250、空気流量:0.23kg/s。
次年度はこの装置を用いて実験を行い、ノズル誘導路およびノズル部の流れを計測し、理論計算の妥当性を明らかにし、軸流タービン用羽根なしノズルの設計法を明らかにする。