Diseño de motor turbohelice

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Profesional Ticomán

Diseño de Elementos de Motores Aerorreactores
Alumnos:
Chávez Salamanca Ángel

TURBO HELICE
4

Profesor:
Germán Grajeda Rodríguez
Grupo:
8AM1D

* Tipo de motor: Turbohélice

El tipo de motor denominado turbohélice tiene montada delante del reactor una hélicepropulsada por una segunda turbina, denominada turbina libre, o por etapas adicionales de la turbina que mueve el compresor (tipo eje fijo).
Alrededor de un 90 % de la energía de los gases expandidos se absorbe en la parte de la turbina que mueve la hélice y el 10 % restante se emplea para acelerar el chorro de gases de escape. Esto hace que el chorro solo suponga una pequeña parte del empuje total.Los tres motores a reacción más comunes son el turborreactor, el turbohélice y el turboventilador. El aire que entra en un turborreactor se comprime y pasa a una cámara de combustión.
Los gases calientes generados hacen girar la turbina que mueve el compresor. En los turbohélices, casi toda la potencia es generada por la hélice movida por la turbina, y solo un 10% del empuje corresponde al chorrode gases de escape.

Los turboventiladores combinan el chorro de gases calientes con aire propulsado por un ventilador movido por la turbina y desviado alrededor de la cámara de combustión, lo que reduce el ruido. Esto hace que sea muy empleado en aviones civiles.

* Datos de entrada para el cálculo de turbohélice:
Ca = .43 Mach
T0 = 223.3 k
K =1.4
SHP = 750
Τ3 = 1230k
rpcomp = 3.3ȠIDA= .96
Ƞc = .83 (el rendimiento isoentropico se obtuvo de grafica con la relación de presiones del compresor)
Ƞturb .91
Ƞm = .98
Ƞcomb = .96
Ƞhelice= .95
Ƞtoberas = .97
ΔPc.c = 3.3

Constantes utilizadas para el cálculo del ciclo teórico.
Cp_aire = | 1005.0000 | J/kg K |
Cp_gas = | 1148.0000 | J/kg K |
γ aire= | 1.4000 | |
γ gas= | 1.3333 | |
R = | 268.0000 | J/kg K |Con la grafica del vincent que esta a continuación obtenemos el rendimiento del compresor.

* Calculo del ciclo termodinámico.
A continuación calculamos las condiciones de temperatura y presión en cada una de las etapas del motor que se desea diseñar tomando en cuenta las condiciones iniciales antes indicadas.

* Compresor
Tomando las temperaturas y presiones iníciales siguientes:T0 = | 223.3000 |
P0 = | 101325.0000 |
| |
| |
Calculamos con las siguientes formulas las condiciones en el ducto de admisión:
T1=T0+Ca22Cp
P1=P0[1+ηIDA]Ca22CpT0
Así obtenemos los siguientes resultados:
T1 = | 233.9525 |
P1 = | 118517.2947 |

Ya con la temperatura y presión en la salida del ducto obtenida calculamos las condiciones en el compresor con las siguientesformulas.
T2=T1(rpcomp)γ-1γ
P2=(rpcomp)P1
Obtenemos los siguientes resultados:
T2 = | 348.5393 |
P2 = | 391107.0726 |

* Cámara de combustión
Tomando en cuenta los datos iníciales tenemos la temperatura presente en la cámara de combustión la cual es la temperatura máxima
T3 = | 1230.0000 |
Y con la caída de presión obtenemos:
P3=P2(1-ΔPcc)
Con esta ecuación obtenemos la presión en lacámara de combustión la cual es:
P3 = | 391107.0426 |

* Turbina de gas.
Calculamos igual que el compresor pero cambiamos el coeficiente de γ= 1.4 a γ=1.333 y el Cp es el de los gases así que por lo tanto calculamos las siguientes condiciones:
T4=T3-[1005T2-T1ηm×Cp]
T4 = | 1117.7049 |

P4=P3(T3T4)γ-1γ
P4 = | 256225.4250 |
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* Turbina de potencia.

En esta parte delmotor se debe comprobar si la presión de salida es igual a la de las condiciones externas así que calculamos T5 utilizando los datos de potencia requerirá de gasto másico y de exponente poli trópico de turbina.
T5=T4-[SHP(745.7)ηmCpm]
T5 = | 1038.1832 |

A continuación calculamos la presión con la siguiente fórmula:
P5=P4(T4T5)γ-1γ
P5 = | 245254.4114 |

A continuación comprobamos si la...