Tutkijat tänään: Jari Backman, Jaakko Larjola, Arttu Reunanen, Petri Sallinen, Juha Honkatukia, Teemu Turunen-Saaresti
Laboratoriohenkilöstö: Laboratoriojaos sekä Ente-Säte-Työpaja
Projektissa vaikuttaneet tutkijat: Pekka Sahlberg, Pekka A. Maunumäki
Yhteistyökumppanit: High Speed Tech Oy Ltd, Imatran Kone Oy
Tutkimuksen tausta:
Käänteinen kaasuturbiiniprosessi ei sisällä polttokammiota, joten turbiinin lämpötilataso ei ole riittävän suuri korvatakseen kompressorin tehontarpeen. Eli laitteiston sähkökoneena käytetään moottoria ja prosessin käyttötarkoitus on ilman kuivaus, lämpöpumppuprosessi tai kylmän tekeminen. Kun laite toimii ilmalla ja vähän huoltoa tarvitsevana, on sen ympäristön kuormitus erittäin vähäinen. Vuonna 1991 ryhdyttiin miettimään sovelluskohteita HST:n kanssa ja aloitettiin prosessitarkastelu, joka johti kahden prototyypin rakentamiseen.
Prototyypit: Ensimmäinen prototyyppi tehtiin suurimmaksi osaksi perinteisellä tekniikalla. Uudelleen käämitty moottori tehonkulutus 20 000 kierroksella minuutissa oli 12 kW.
|
Kuvassa ensimmäinen testilaitteisto koeajopaikalla. Suurnopeuskone kuvan keskellä. Laitteistoa ajettiin sekä alipaine- että ylipainekonstruktiolla yhteensä 75 tuntia pisimmän yhtäjaksoisen kokeen ollessa 4,5 tuntia. |
Moottorin toisessa päässä oli Ranskasta ostettu radiaalikompressori ja toisessa päässä projektiryhmässä suunniteltu aksiaaliturbiini, jonka isentrooppihyöty-suhteeksi mitattiin 0,84.
Koeajo-ohjelmalla 1992-93 pystyttiin myös osoittamaan prosessilaskentaohjelman toimivuus.
|
Ensimmäisen koelaitteen positiivisten tulosten perusteella suunniteltiin täysin suurnopeustekniikkaan perustuva koelaite, jonka tehontarve oli 2 kW. Laitteiston pyörimisnopeus oli 90 000 kierrosta minuutissa, ja se oli laakeroitu huoltovapailla kaasu- ja aktiivimagneettilaakereilla. Koelaitetta pyöritettiin noin 70 tuntia ja sen toimi erinomaisesti pisimmän yhtäjaksoisen kokeen kestäessä neljä tuntia. Koeajo-ohjelma toteutettiin vuosina 1995-96.
|
Yllä toisen koelaitteen roottori osineen: 22 mm radiaaliset kaasulaakerit, aksiaalimagneettilaakeri ja keskellä roottori turbiini vasemmassa päässä ja kompressori oikeassa päässä. |
Laitteisto koottuna |
Tämän laajan teoreettisen ja kokeellisen tutkimuksen tuloksena LUT:ssa on tehty yksi väitöskirja (Backman) ja yksi lisensiaatintyö (Sahlberg).