Efectos de las palas del rotor dañadas en el comportamiento aerodinámico y las características de transferencia de calor de las turbinas de gas de alta presión
Autores: Mai, Thanh Dam; Ryu, Jaiyoung
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Efectos de las palas del rotor dañadas en el comportamiento aerodinámico y las características de transferencia de calor de las turbinas de gas de alta presión
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Turbina de gas
Daño en las palas del rotor
Condiciones de alta presión
Comportamiento aerodinámico
Propiedades de transferencia de calor
Estrés mecánico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Las turbinas de gas son componentes críticos de las plantas de energía de ciclo combinado porque influyen en la producción de energía y la eficiencia general. Sin embargo, las aspas de las turbinas de gas son susceptibles al daño cuando operan en condiciones de alta presión y alta temperatura. Esto reduce el rendimiento de la turbina de gas y aumenta la probabilidad de fallo de la planta de energía. Este estudio compara los efectos del daño en las aspas del rotor en diferentes ubicaciones en su comportamiento aerodinámico y propiedades de transferencia de calor. Para ello, consideramos cinco casos: un caso de referencia que involucra una aspa de rotor normal y un caso cada uno de daño que ocurre en los lados de presión y succión de las aspas cerca de la punta y secciones de media envergadura. Utilizamos la ecuación de Navier-Stokes promediada en Reynolds junto con el modelo de turbulencia SST para resolver el problema de flujo compresible de alta velocidad y alta presión a través del modelo de turbina de gas GE-E. Los resultados revelan que el daño en las aspas del rotor aumenta los coeficientes de transferencia de calor de las superficies de las aspas y las álabes en aproximadamente un 1% y 0.5%, respectivamente. Esto, a su vez, aumenta sus tensiones térmicas, especialmente cerca de la punta de la aspa del rotor y alrededor de las ubicaciones dañadas. Los cuatro casos de aspas dañadas revelan un aumento en la fuerza aerodinámica que actúa sobre las superficies de las aspas/álabes. Esto aumenta el estrés mecánico y reduce la vida útil por fatiga de los componentes de las aspas/álabes.
Descripción
Las turbinas de gas son componentes críticos de las plantas de energía de ciclo combinado porque influyen en la producción de energía y la eficiencia general. Sin embargo, las aspas de las turbinas de gas son susceptibles al daño cuando operan en condiciones de alta presión y alta temperatura. Esto reduce el rendimiento de la turbina de gas y aumenta la probabilidad de fallo de la planta de energía. Este estudio compara los efectos del daño en las aspas del rotor en diferentes ubicaciones en su comportamiento aerodinámico y propiedades de transferencia de calor. Para ello, consideramos cinco casos: un caso de referencia que involucra una aspa de rotor normal y un caso cada uno de daño que ocurre en los lados de presión y succión de las aspas cerca de la punta y secciones de media envergadura. Utilizamos la ecuación de Navier-Stokes promediada en Reynolds junto con el modelo de turbulencia SST para resolver el problema de flujo compresible de alta velocidad y alta presión a través del modelo de turbina de gas GE-E. Los resultados revelan que el daño en las aspas del rotor aumenta los coeficientes de transferencia de calor de las superficies de las aspas y las álabes en aproximadamente un 1% y 0.5%, respectivamente. Esto, a su vez, aumenta sus tensiones térmicas, especialmente cerca de la punta de la aspa del rotor y alrededor de las ubicaciones dañadas. Los cuatro casos de aspas dañadas revelan un aumento en la fuerza aerodinámica que actúa sobre las superficies de las aspas/álabes. Esto aumenta el estrés mecánico y reduce la vida útil por fatiga de los componentes de las aspas/álabes.