Diseño de un equipo de prueba de rendimiento térmico para un intercambiador de calor de alta temperatura y alta presión en un motor a reacción
Autores: Yun, Wongeun; Ha, Manyeong; Kim, Kuisoon; Lee, Geesoo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de un equipo de prueba de rendimiento térmico para un intercambiador de calor de alta temperatura y alta presión en un motor a reacción
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Desarrollo
Intercambiadores de calor
Instalación de pruebas
Motor a reacción
Alta presión
Alta temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Para los sistemas de energía de próxima generación, particularmente los motores de turbina de gas aeroespaciales, se consideran tecnologías clave los intercambiadores de calor ultraligeros y altamente eficientes para realizar ciclos avanzados. En consecuencia, el desarrollo de equipos de prueba de intercambiadores de calor para motores aéreos que sean eficientes y precisos es esencial para apoyar los avances futuros en intercambiadores de calor de turbinas de gas. Este documento presenta el desarrollo de una instalación de prueba de intercambiadores de calor de alta presión y alta temperatura (HPHT) diseñada para intercambiadores de calor de motores aéreos. La temperatura y presión máximas de la instalación de prueba se configuraron para simular las condiciones del compresor de última etapa de un gran motor civil, específicamente 1000 K y 5.5 MPa. Estas condiciones se lograron utilizando múltiples sistemas de calefacción eléctrica junto con un sistema de compresión de aire que consta de tres unidades de compresores turbo y una unidad de compresor alternativo. Se realizó una prueba de puesta en marcha utilizando un intercambiador de calor tubular compacto, y los resultados indican que la instalación de prueba opera de manera estable y que los datos medidos se alinean estrechamente con el rendimiento predicho del intercambiador de calor. Una prueba de puesta en marcha del intercambiador de calor tubular mostró un desequilibrio térmico del 1.02% entre las líneas de alta presión (HP) y baja presión (LP). Este nivel de desequilibrio es consistente con la incertidumbre estándar ISO de +/-2.3% para la disipación de calor. Además, los resultados de la simulación CFD indicaron una desviación promedio de aproximadamente 1.4% en la temperatura de salida de baja presión. La estrecha alineación entre los resultados experimentales y los de CFD confirma la fiabilidad teórica del banco de pruebas. Se espera que la instalación de prueba de rendimiento térmico HPHT sirva como un banco de pruebas crítico para evaluar intercambiadores de calor para aplicaciones actuales y futuras de turbinas de gas.
Descripción
Para los sistemas de energía de próxima generación, particularmente los motores de turbina de gas aeroespaciales, se consideran tecnologías clave los intercambiadores de calor ultraligeros y altamente eficientes para realizar ciclos avanzados. En consecuencia, el desarrollo de equipos de prueba de intercambiadores de calor para motores aéreos que sean eficientes y precisos es esencial para apoyar los avances futuros en intercambiadores de calor de turbinas de gas. Este documento presenta el desarrollo de una instalación de prueba de intercambiadores de calor de alta presión y alta temperatura (HPHT) diseñada para intercambiadores de calor de motores aéreos. La temperatura y presión máximas de la instalación de prueba se configuraron para simular las condiciones del compresor de última etapa de un gran motor civil, específicamente 1000 K y 5.5 MPa. Estas condiciones se lograron utilizando múltiples sistemas de calefacción eléctrica junto con un sistema de compresión de aire que consta de tres unidades de compresores turbo y una unidad de compresor alternativo. Se realizó una prueba de puesta en marcha utilizando un intercambiador de calor tubular compacto, y los resultados indican que la instalación de prueba opera de manera estable y que los datos medidos se alinean estrechamente con el rendimiento predicho del intercambiador de calor. Una prueba de puesta en marcha del intercambiador de calor tubular mostró un desequilibrio térmico del 1.02% entre las líneas de alta presión (HP) y baja presión (LP). Este nivel de desequilibrio es consistente con la incertidumbre estándar ISO de +/-2.3% para la disipación de calor. Además, los resultados de la simulación CFD indicaron una desviación promedio de aproximadamente 1.4% en la temperatura de salida de baja presión. La estrecha alineación entre los resultados experimentales y los de CFD confirma la fiabilidad teórica del banco de pruebas. Se espera que la instalación de prueba de rendimiento térmico HPHT sirva como un banco de pruebas crítico para evaluar intercambiadores de calor para aplicaciones actuales y futuras de turbinas de gas.