| dc.description.abstract | Bakgrunn for oppgaven er forprosjektet TS-FlexiPower, der et gassturbinkonsept med varmegjenvinning for bruk i lettvektskjøretøyet Dolphin ble utredet. Prosjektet fanget interesse, og nysgjerrighet rundt gassturbiner førte til et ønske om å utvikle en slik motor. Forprosjektet resulterte i spesifikasjoner som danner grunnlag for målsetninger i denne oppgaven. Små gassturbiner er foreløpig lite utviklet, men med sitt enkle prinsipp, få deler og lave utslipp kan en godt utviklet gassturbin trolig svare på de stadig strengere utslippskravene fra myndighetene og FN. Oppgavens problemstilling er å utvikle, dimensjonere og legge konstruksjonsgrunnlag for hovedkomponentene i en multifuel mikrogassturbin som yter 30-40 kW, har en effektivitet over 25 %, er kortere enn 500 mm, har en diameter under 450 mm, veier under 20 kg og kan demonteres for vedlikehold. For å svare på problemstillingen er det gjennomført et omfattende litteraturstudie. På bakgrunn av dette er det redegjort for flere løsningsalternativer, og disse er evaluert opp mot hverandre. Denne evalueringen resulterte i et konsept, som danner grunnlag for dimensjonering av motorens hovedkomponenter. I dimensjoneringen er det lagt vekt på å finne hovedkomponentenes nødvendige størrelser og strømningsarealer, for å sannsynliggjøre at motoren vil virke. Konstruksjonen er kontrollert med FEM-analyse, men styrkemessig optimering er ikke tillagt betydning. Prosjektet har resultert i at en multifuel mikrogassturbinmotor som leverer 32,2 kW er utviklet og hovedkomponenter er dimensjonert. Den har kompresjonsforhold på 3:1 og aksiell strømning med 6 kompressortrinn og 1 turbintrinn. Motoren har driftsturtall på 78 000 rpm, en teoretisk effektivitet på 27 %, lengde på 463 mm, diameter på 154 mm og veier 5,4 kg. Resultatene oppfyller prosjektmålene. Analysen viser at spenningsverdiene er akseptable, og at driftsturtallet unngår motorens kritiske turtall.
Det er lagt konstruksjonsgrunnlag med 3D-modell, globale konstruksjonstegninger og prosjektrapport som belyser problemområder og forbedringspotensialer for videre arbeid med motoren. Prosjektets mål og oppdragsbeskrivelse er med dette besvart.
Background to this thesis is the pilot project TS-FlexiPower, in which a gas turbine concept with heat recovery for use in the lightweight vehicle Dolphin was assessed. The project caught interest, and curiosity about gas turbines led to a desire to develop such an engine. The pilot project resulted in specifications that form the basis for the objectives of this thesis. Small gas turbines are currently little developed, but with its simple principle, few parts and low emissions, a well-developed gas turbine is likely to respond to the increasingly stricter emission requirements from the government and the UN.
The chosen topic of this thesis is to develop, dimension and add structural basis for the main components of a multi-fuel micro gas turbine that provide 30-40 kW, has an efficiency over 25%, is shorter than 500 mm, has a diameter less than 450 mm, weighs under 20 kg and can be disassembled for maintenance.
To answer the chosen topic it has been carried out an extensive literature review. On this basis, several solution options is provided, and these are evaluated against each other. This evaluation resulted in a concept, which forms the basis for the dimensioning of the engines components.
In the dimensioning, emphasis is on finding the main components required sizes and flow areas, to make it probable that the engine will work. The design is checked with FEM analysis, but strength wise optimization is not given importance. The project has resulted in that a multi-fuel micro gas turbine engine that delivers 32,2 kW is developed and main components are dimensioned. It has a compression ratio of 3:1 and axial flow with 6 compressor stages and 1 turbine stage. The engine has an operating speed of 78 000 rpm, an efficiency of 27 %, a length of 463 mm, a diameter of 154 mm and weighs 5,4 kg. The results meet the project objectives. The analysis show that levels of stress are acceptable, and that the operating speed avoids critical engine speeds.
Structural basis is added with 3D model, global construction drawings and project report which highlight problem areas and improvement potentials for further work with the engine. The project objectives and mission statement is with this answered. | no_NO |
