Turbomaquinas



TURBOMÁQUINAS TÉRMICAS

Ejercicio nº6

Se desea realizar un prediseño, a la altura del diámetro medio, de la turbina de un pequeño y barato turborreactor y que deberá estar constituida porun escalonamiento único, si es posible. Del estudio del ciclo de dicho turborreactor se proponen para el punto de diseño, los siguientes parámetros:

Flujomásico.................................................................... 20 kg/s
Rendimiento isentrópico de la turbina................................... 0,9
Temperatura de entrada...................................................1.100K
Salto de temperaturas en la turbina ...................................145 K
Relación de expansión de la turbina....................................1,873
Presión de entrada a laturbina.............................................4 bar

Debido a restricciones impuestas por el compresor se tomará una velocidad de giro de 250 r.p.s
La velocidad periférica no deberá ser superior a 340m/s, para que no aparezcan excesivas tensiones mecánicas.
































Primero vamos a calcular el trabajo que proporciona la turbina tomando cP =1.118 kJ/kg con el salto de temperaturas indicado en el enunciado.



Tomaremos una velocidad periférica de 300 m/s en el radio medio para que en cabeza del álabe no se supere la velocidad máximaque puede resistir. Calcularemos el coeficiente de carga, y tomaremos un ángulo de salida del rotor, ,de 5º:





Ya podemos calcular el triángulo de velocidades a la altura del radio medio:Definido el triángulo de velocidades, vamos a calcular la altura de los álabes de estátor y rótor.
Vamos a suponer que el radio medio se mantiene constante en el escalonamiento:Calculamos las densidades a la entrada y a la salida del escalonamiento:







Calculadas las densidades a la salida del estátor y del rótor, despejamos la altura de los álabes de la ecuación...