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作者(中文):李政鑫
作者(外文):Li, Cheng-Hsin
論文名稱(中文):微型渦輪發電系統使用生質柴油之性能及排放測試研究
論文名稱(外文):Performance and Emission Study of a Turbogenerator Fueled by Biodiesel
指導教授(中文):蔣小偉
指導教授(外文):Chiang, Hsiao-Wei D.
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
學號:9733617
出版年(民國):99
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:生質柴油微型渦輪機熱回收系統實驗測試性能分析
外文關鍵詞:biodieselmicroturbineheat recovery systemexperimentperformance analysis
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經濟部能源局繼97年7月15日推動國內之車用柴油全面添加1%生質柴油(簡稱B1)措施,目前更進一步於今(99)年6月15日起加倍提高至2%(簡稱B2),不難看出生質能對未來在替代能源及環境提升方面的重要性。
使用微型渦輪機結合熱回收系統作為分散式發電機組之動力源為目前主流,傳統渦輪機組勢必朝向更高之能源使用效率或結合再生能源等方向發展,因此本研究使用一具有熱回收系統之微型渦輪發電,做為測試載具,探討微型渦輪機使用生質柴油之可行性與性能變化。本研究可分為實驗測試與性能分析二部分,實驗測試方面使用濃度10%∼30%之生質柴油與石化柴油混合,利用訊號擷取系統對引擎參數及排氣檢測方面進行紀錄。性能分析部份則使用GasTurb渦輪引擎性能分析程式,將各組測試所得結果輸入其中進行計算,可計算各組件效率與系統總效率,最後與測試結果比對,預測B100的對引擎性能的影響。
最後將針對不同濃度實驗結果加以分析比較,以歸納出不同的生質柴油濃度對於性能與排出氣體之影響,建立一套微型渦輪機使用生質柴油的性能及排氣資料庫,以協助未來為在微型渦輪引擎的設計及產品的開發,提供國內相關研究單位與廠商作為參考。
The Bureau of Energy under the Ministry of Economic Affairs proposed a policy to promote the addition of 1% biodiesel (called B1) into diesel in domestic utilization in july 15, 2008 followed by the addition of 2% biodiesel (called B2) by june 15, 2010. It is important to use biomass as an alternative energy to protect the environment in the future.
Nowadays microturbine combined heat recovery systems have become the mainstream trend in distributed power generation. The conventional microturbines have increased efficiency and utilization of renewable fuel. Therefore, the objective of this thesis is to test the feasibility of integration of microturbine with a heat recovery system and performance of the system when fueled by a mixture of biodiesel and petrodiesel. This research can be divided into two parts: the experimental part and the performance analysis. In the experimental part, the microturbine was fuel with mixture of biodiesel and petrodiesel with volumetric concentration from 10% to 30%. The engine parameters and exhaust emissions were recorded by a Data Acquisition Recorder. In order to analyze the performance of the system, GasTurb, a turbine engine performance analysis program, was employed to calculate various system components efficiency and overall efficiency by using recorded data. The comparison of the experimental result and the simulation were used to predict the effects of fueling engine by 100% biodiesel on the system performance.
Overall, this project were concluded by preparing a performance and exhaust emissions database to assist companies and research groups to design microturbine fueled by biodiesel with different concentrations.
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號說明 XII
位置下標 XIV
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 6
1.2.1 生質柴油文獻回顧 6
1.2.2 微型渦輪機文獻回顧 11
1.2.3 排氣分析文獻回顧 15
1.3 研究目的 17
第二章 實驗設備 20
2.1 RGT-3600微型氣渦輪引擎 20
2.1.1 空氣系統 20
2.1.2 熱回收系統 22
2.1.3 燃油供應系統 22
2.1.4 潤滑油系統 23
2.1.5 啟動-點火系統 24
2.1.6 轉子-軸承系統 24
2.1.7 控制系統 25
2.2 HORIBA排氣分析儀 27
2.3 引擎性能量測量測系統 29
2.3.1 T4、T7溫度量測 29
2.3.2 壓縮比量測 31
2.3.3 燃油流量量測 33
2.3.4 轉速量測 34
2.3.5 環境參數量測 35
2.3.6 空氣流量量測 37
2.4 數據擷取系統 40
第三章 軟體分析 42
3.1 GasTurb商用套裝軟體介紹 42
3.2 GasTurb理論數學模式 42
第四章 實驗測試方法 45
4.1 RGT-3600微型渦輪機操作方法 45
4.1.1 啟動前檢查 45
4.1.2 引擎啟動程序 46
4.1.3 系統停車程序 46
4.2 量測系統數據擷取 46
4.3 RGT-3600微型氣渦輪機系統測試 47
4.3.1 燃油調配與系統加油 47
4.3.2 實驗測試程序 47
第五章 結果與討論 48
5.1 實驗測試結果 48
5.1.1 引擎性能測試結果 48
5.1.2 排氣分析測試結果 53
5.2 GasTurb軟體分析結果 55
第六章 結論 63
參考文獻 65
附錄 77
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18. Best, G. C. and Flanigan, E. E., “Allison GT-404─The VIP Engine─Versatile Industrial Power,” Presented at the ASME Gas Turbine and Fluids Engineering Conference and Products Show, San Francisco, California, Paper 72-GT-93, March 26-30, 1972.
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