Estudo paramétrico de uma mini turbina a gás tipo radial

• Ano de defesa: 1996
• Autor(a) principal: Benevenuto, Francisco Jose
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: .
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-31072024-094816/

Este trabalho apresenta os resultados de uma metodologia de cálculo de mini-turbinas a gás, como parte de um sistema emergencial gerador de baixas potências e aplicações similares. Este estudo usa um modelo unidimensional consistente com uma formulação global de perdas, para descrever o desempenho termidinâmico da unidade, definir a geometria da pá e seus efeitos sobre as propriedades locais dos gás. A metodologia pode ser dividida em três etapas principais. Na primeira é feito o cálculo das condições globais de funcionamento da turbina, baseado nos limites operacionais impostos pelo compressor (rotação, fluxo mássico, pressão), pelo material usado na confecção das pás (temperatura máxima), além de limites geométricos propostos na literatura. A segunda etapa usa as condições globais de operação determinadas na primeira, para calcular a geometria interna, por aproximações sucessivas, onde o rotor é subdivido em \"n\" segmentos onde são aplicadas as leis de conservação da massa, da energia e do momento. Nestes cálculos, propriedades t~rmicas dependentes da temperatura são usadas, e o critério de variações suaves das propriedades do gás e da área do fluxo são considerados. Finalmente, com a geometria interna definida da segunda etapa, estimam-se as perdas aerodinâmicas, a potência útil e a eficiência global. Usando esta metodologia, curvas mostrando as variações locais da velocidade, pressão e temperatura são obtidas e analisadas. A aplicação da metodologia permitiu avaliar a influência de parâmetros geométricos e operacionais sobre o desempenho da turbina, onde se constata a forte influência do limite de curvatura da pá, sendo recomendáveis valores na faixa de 0,8 a 0,9, acima do recomendado na literatura, portanto. Os fatores de comprimento não apresentaram influência significativa na faixa analisada. Já, o aumento do ângulo da ponta da pá !32 apresentou degeneração do desempenho da turbina. Uma análise da variação da pressão de alimentação demonstrou a existência de uma eficiência global ótima à pressões próximas a 350 kPa. O aumento da potência útil com a temperatura de alimentação da turbina é evidente, porém, não tão pronunciado na eficiência do componente.