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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

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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


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.

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