第 3 回高圧水素ガスを用いた膨張タービン回転試験

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Fig. 6.18 第3回高圧水素試験結果(1)

Fig. 6.19 第3回高圧水素試験結果(2)

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Fig.6.19において、膨張タービン回転中にもかかわらず、膨張タービン入口温度と出口温度が逆転

して計測されている。この現象をFig.6.20を用いて説明する。

Fig.6.20 第3回高圧水素試験 内部軸受ガスの漏れ込み量の試算

Fig.6.20において、主流となる膨張タービンを通るラインは黒太線となり、軸受ガスのラインは青

色となっている。今回の試験では、軸受側のガス圧力がプロセス側の圧力（膨張タービンのノズル部 の圧力）よりも高いまま推移したため、軸受側から、mbの質量流量、また、コンプレッサー側の均圧 ラインからmcの質量流量がタービン側へ流れ込んだ。この流入ガスは、基本的に等エンタルピー膨張 で温度上昇しタービン出口側（ポイント4）に合流するため、膨張タービンのみの出口の温度データに なっていない。得られた試験データからタービン出口側（ポイント4）に流入したガス量Mleak=mb+mc

を算出した。流入ガスのタービン出口側（ポイント4）における比エンタルピーをhleak、膨張タービン を正規に流れたガスの出口比エンタルピーを hoとしてバランスをとり、流入したガス量 Mleakを求め た。計算結果をFig.6.21およびFig.6.22に示す。これらは、膨張タービンが第2回高圧水素試験時で 得られた断熱効率が0.45として試算したものである。Fig.6.22に示される様に、今回の試験では、タ ービン回転中に約5~10g/sの内部ガスがタービン側へ漏れ込んでいたと推測された。この5~10g/sの

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質量流量は、タンク側へ流入した総合計の質量からの検算とも合致するため、膨張タービン出口側の 温度が高くなってしまった主要因であると、結論づけた。

高圧水素試験におけるこの不整合を防止するため、次回からは、膨張タービン軸受室の内部圧力が 膨張タービン側のプロセス圧力を超えないように、軸受室内部圧力を適正に制御していく必要がある ことが明らかになった。

Fig.6.21 漏れ込みガス量の計算（温度計算）

Fig.6.22 漏れ込みガス量計算結果

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