Presentacion

VII.- PERDIDAS EN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN Y EN LOS ALABES
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VII.1.- PERDIDAS DE CARGA EN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN Las pérdidas da carga que se producen en la cámara de combustión pueden ser: - Pérdidas hidráulicas - Pérdidas debidas al proceso de aportación de energía térmica al fluido Pérdidas hidráulicas.- La velocidad del aire a la salida del compresor alcanzavalores del orden de 175 m/seg; a fin de garantizar un proceso normal de combustión, la velocidad media del aire tiene que ser del orden de los 60 m/seg, por lo que para disminuir la velocidad del aire, se coloca un difusor al comienzo de la cámara de combustión. Las pérdidas hidráulicas en la cámara de combustión son debidas fundamentalmente a: - Pérdidas en el difusor - Pérdidas en el torbellinador- Pérdidas en la mezcla de los chorros de aire secundario y terciario, con la corriente de aire primario Las pérdidas por rozamiento de la corriente con las paredes tienen poca importancia. En general, cuanto más efectiva sea la mezcla, mayor será la pérdida de carga, por lo que es necesario llegar a una solución de compromiso entre la uniformidad de la distribución de temperaturas a la salida yunas pérdidas de carga reducidas. En las turbinas de gas de aviación, el conducto comprendido entre la salida de la cámara de combustión y la entrada en la turbina es muy corto, por lo que el compromiso que se alcanza es tal que la no uniformidad de la temperatura llega a ser de hasta un ±17% del valor medio. En turbinas de gas industriales la longitud de dicho conducto es mayor, pudiendo ser másuniforme la distribución de temperaturas, si bien a expensas de mayores pérdidas de carga. Representación de la pérdida de carga durante la combustión, en el diagrama (T-s).- En la transformación (2’3) la transmisión de calor va acompañada de una pérdida de presión Δp2, disminuyendo la energía Q1 transmitida al gas, que se corresponde con un incremento de entropía sba = s33’; estas pérdidas decarga durante la combustión vienen representadas por el área (33'ab), igual al área (2’3’nm), Fig VII.1.
TG.VII.-103

Las pérdidas térmicas en la cámara de combustión se recuperan parcialmente en la turbina por cuanto el trabajo de rozamiento de los gases se transforma en calor que aumenta su entalpía en la expansión, y el área del ciclo aumenta por pasar del punto 3 al 3'; estas pérdidas vienendadas por el área (m2’3’n) ó el (33’ab). Todo ello equivale a una disminución del rendimiento de la turbina, de forma que el nuevo rendimiento se puede poner en la forma:
Fig VII.1.- Pérdidas de carga durante la combustión

ηT* = k ηT = 1 -

siendo Δ p2 = Δ pcám.combustión y la relación

Δ p2 una magnitud relativamente pequeña p2

Δ γ - 1 Δp2 η Δ-1 γ p2 T

Pérdidas térmicas.- Son debidasal hecho de que siempre que se aporta energía térmica a un fluido que circula a través de un conducto, aunque no exista fricción, se produce un aumento de su volumen específico y una pérdida de presión. Cuando se aporta calor a un gas que circula a velocidad constante por un conducto, sin fricción, éste tiene que ser divergente por la ecuación de continuidad, ya que al calentarse el gas suvolumen específico aumenta, al tiempo que disminuye la presión.

Fig VII.2.- Curva de Rayleigh

Fig VII.3

Fig VII.4.- Pérdidas para diversos grados de calentamiento, en función del nº Mach M

En el proceso de aportar calor a un gas que circula por un conducto de sección constante en ausencia de rozamientos, como se desprende del estudio de la curva de Rayleigh del flujo compresibleunidimensional, el estado final del proceso 3 se encuentra sobre la curva de Rayleigh que pasa por el estado inicial 2 del proceso, Fig VII.2. Esto es lo que sucede en una cámara de combustión en la que se tiene un flujo subsónico y por ello los puntos 2 y 3 se encuentran sobre la rama superior de la curva de Rayleigh. Cuando se trata de un aporte de calor, tanto si el flujo es subsónico como supersónico,...