Análisis preliminar de conceptos de gestión térmica integrados en sistemas de compresión utilizando un modelo paramétrico de turbina de gas basado en LH
Autores: Abedi, Hamidreza; Xisto, Carlos; Jonsson, Isak; Grönstedt, Tomas; Rolt, Andrew
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis preliminar de conceptos de gestión térmica integrados en sistemas de compresión utilizando un modelo paramétrico de turbina de gas basado en LH
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Conceptos de gestión térmica
LH
Entorno de modelado
Sistema de combustible de hidrógeno criogénico
Rendimiento de turbofan
Motores de turbina de gas alimentados por hidrógeno
Sistema de gestión térmica
Precalentamiento
Interenfriamiento
Sistema de compresión
Turbofans basados en el ciclo Brayton
Hidrógeno como sumidero de calor
Diseños de intercambiadores de calor compactos tubulares
Consumo específico de combustible
Efectividad del intercambiador de calor.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La investigación de los diversos conceptos de gestión térmica utilizando LH requiere el desarrollo de un entorno de modelado que acople el sistema de combustible de hidrógeno criogénico con el rendimiento de turbofan. Este documento presenta un marco numérico para modelar motores de turbina de gas alimentados con hidrógeno con un sistema de gestión térmica dedicado, complementado por un análisis introductorio del impacto de utilizar LH para precool y intercool en el sistema de compresión. Las instalaciones de propulsión comprenden turbofans basados en el ciclo Brayton y se realizan las primeras evaluaciones sobre cómo utilizar el hidrógeno como un sumidero de calor integrado en el sistema de compresión. Se exploran diseños conceptuales de intercambiadores de calor tubulares compactos para precool o intercool el sistema de compresión y precalentar el combustible para mejorar el rendimiento instalado de los ciclos de propulsión. El precooler y el intercooler muestran hasta un 0.3% de mejora en el consumo específico de combustible para la efectividad del intercambiador de calor en el rango de 0.5-0.6, pero los diseños de mayor efectividad incurren en pérdidas de presión desproporcionadamente mayores que cancelan los beneficios.
Descripción
La investigación de los diversos conceptos de gestión térmica utilizando LH requiere el desarrollo de un entorno de modelado que acople el sistema de combustible de hidrógeno criogénico con el rendimiento de turbofan. Este documento presenta un marco numérico para modelar motores de turbina de gas alimentados con hidrógeno con un sistema de gestión térmica dedicado, complementado por un análisis introductorio del impacto de utilizar LH para precool y intercool en el sistema de compresión. Las instalaciones de propulsión comprenden turbofans basados en el ciclo Brayton y se realizan las primeras evaluaciones sobre cómo utilizar el hidrógeno como un sumidero de calor integrado en el sistema de compresión. Se exploran diseños conceptuales de intercambiadores de calor tubulares compactos para precool o intercool el sistema de compresión y precalentar el combustible para mejorar el rendimiento instalado de los ciclos de propulsión. El precooler y el intercooler muestran hasta un 0.3% de mejora en el consumo específico de combustible para la efectividad del intercambiador de calor en el rango de 0.5-0.6, pero los diseños de mayor efectividad incurren en pérdidas de presión desproporcionadamente mayores que cancelan los beneficios.