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研究生: 申新豪
論文名稱: 氣動渦輪動力系統之測試研究
Experimental Study of an Air Turbine Power System
指導教授: 蔣小偉
口試委員: 蔡博章
郭啟榮
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 高壓氣體氣渦輪發電系統
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  • 以高壓氣體推動渦輪轉子這個技術在工業研究上已有一段的時間,應用的範圍包含研磨機、牙醫的手機牙鑽、氣動釘槍、氣動車等等,空氣壓縮儲能可以轉換成能量輸出,做照明、發電、或是個人載具的動力輸出。舉牙醫的鑽牙手機為例,選擇氣體動力來源是為了達到輕巧、高轉速、低汙染的目的,這也是許多氣動工具採用高壓氣體的主要原因,近年來使用氣體作為動力源之氣能轉換裝置相關研究如雨後春筍般不停的增加。
    本研究主要目的為設計開發氣動渦輪之氣能轉換裝置,動力系統轉子模擬分析與設計後進行轉子與外罩機械加工、軸承配置與定位 、 轉子動平衡校正與建立量測系統與數據擷取系統,並將擷取之數據做性能之驗證,量測並彙整轉子之扭力、轉速、進氣壓力、氣體流量、輸出馬力、渦輪機效率數據,做為動力系統轉子整體性能提升之參考依據,若性能驗證符合預期,則將所有之性能數據彙整建立一氣能轉換裝置之性能資料庫,協助產品開發與未來相關研究之參考依據。


    第一章 緒論 1 1-1.前言 1 1-2.文獻回顧 3 1-2-1.微型渦輪機 4 1-2-2.微型渦輪轉子文獻回顧 5 1-3.動機 7 1-4.研究目的 8 第二章 理論模式與分析 11 2-1.流體機械理論 11 2-1-1.氣體特性 12 2-1-2.扭力與功率 13 2-1-3.渦輪機效率 14 2-2.發電功率 15 2-3.衝動式渦輪機 15 2-3-1.平板式葉片 16 2-3-2.圓弧式葉片 18 2-4.徑向式渦輪機 19 2-4-1.速度三角形 20 2-4-2.渦輪機參數 21 2-5.小結 22 第三章 研究方法 23 3-1.研究架構 23 3-2.渦輪轉子設計方法 24 3-2-2.流體物理性質 25 3-2-3.邊界條件 26 3-2-4.數值計算設定 26 3-3.氣動渦輪動力設備架設 26 3-4.動力系統(Air-to-Power) 30 3-5. 實驗量測設備 32 3-5-1.數據擷取器 32 3-5-2.數位光纖感測器 33 3-5-3.扭力計 33 3-5-4.數位氣體流量計 34 3-5-5.氣體壓力計 35 3-5-6.電磁式剎車器 36 3-5-7.空氣壓縮機 36 3-5.小結 38 第四章 結果與討論 39 4-1. 性能參數分析 39 4-1-1.轉子葉片數量參數分析 39 4-1-2. 出口流道位置參數分析 40 4-1-3. 外罩直徑參數最佳化分析 41 4-1-4. 衝擊流道參數最佳化分析 42 4-1-5. 1HP氣能轉換裝置最佳化模擬分析 42 4-2. 氣能轉換裝置系統組裝 44 4-2-1.系統構造解說 45 4-2-2.轉子設計與加工 46 4-2-3.氣密性與O-ring選配 46 4-2-4.軸承選配 48 4-3.平衡測試 48 4-3-1.動平衡測試平台架設 50 4-3-2.動平衡測試結果 51 4-4.潤滑及轉速測試 52 4-5.實驗數據與模擬結果比對 54 第五章 結論………………………………………………………58 參考文獻 …………………………………………………………60

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