Rendimiento Térmico e Hidráulico de un Array de Chorro Impulsado en Espiral de Una Sola Etapa para el Enfriamiento del Forro del Combustor de Turbina de Gas Industrial
Autores: Ikhlaq, Muhammad; Hafezi, Farzaneh; Biroun, Mehdi H.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Rendimiento Térmico e Hidráulico de un Array de Chorro Impulsado en Espiral de Una Sola Etapa para el Enfriamiento del Forro del Combustor de Turbina de Gas Industrial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Regulaciones
Emisiones
Enfriamiento de la camisa del quemador
Intensidades de remolino
Cinta retorcida
Transferencia de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las estrictas regulaciones globales exigen cada vez más reducciones significativas en las emisiones de turbinas de gas industriales, subrayando la necesidad de una refrigeración optimizada del revestimiento del combustor para lograr menores emisiones y una mayor eficiencia térmica. La temperatura uniforme del revestimiento es crucial, ya que minimiza las tensiones térmicas, reduce el consumo de combustible y mejora la fiabilidad de los componentes. Aunque se utilizan ampliamente arreglos de chorro impingente con pasajes de flujo para la refrigeración, los efectos de flujo cruzado pueden disminuir la eficiencia de eliminación de calor de la superficie objetivo. En contraste, la inducción de remolino tiene el potencial de mejorar la transferencia de calor y su uniformidad de distribución. Este estudio investiga el impacto de diversas intensidades de remolino, inducidas por la incorporación de una cinta retorcida cruzada en la boquilla, sobre las características de flujo y transferencia de calor del arreglo de chorro. Se evaluaron seis ángulos retorcidos (0 grados, 15 grados, 30 grados, 45 grados, 60 grados y 75 grados), donde la introducción de la cinta retorcida dividió el chorro en cuatro corrientes, lo que llevó a interacciones complejas que alteran el rendimiento de refrigeración en la superficie objetivo. Los resultados muestran que los ángulos de remolino moderados (15 grados y 30 grados) mejoran la uniformidad de temperatura y proporcionan una transferencia de calor más consistente a través de la superficie en comparación con ángulos de remolino más altos o sin remolino. Sin embargo, un remolino excesivo (60 grados y 75 grados) puede obstaculizar la penetración del chorro y reducir la efectividad de refrigeración en las regiones aguas abajo. En general, la introducción de remolino mejora la uniformidad de temperatura, pero también aumenta la caída de presión debido a la mayor turbulencia.
Descripción
Las estrictas regulaciones globales exigen cada vez más reducciones significativas en las emisiones de turbinas de gas industriales, subrayando la necesidad de una refrigeración optimizada del revestimiento del combustor para lograr menores emisiones y una mayor eficiencia térmica. La temperatura uniforme del revestimiento es crucial, ya que minimiza las tensiones térmicas, reduce el consumo de combustible y mejora la fiabilidad de los componentes. Aunque se utilizan ampliamente arreglos de chorro impingente con pasajes de flujo para la refrigeración, los efectos de flujo cruzado pueden disminuir la eficiencia de eliminación de calor de la superficie objetivo. En contraste, la inducción de remolino tiene el potencial de mejorar la transferencia de calor y su uniformidad de distribución. Este estudio investiga el impacto de diversas intensidades de remolino, inducidas por la incorporación de una cinta retorcida cruzada en la boquilla, sobre las características de flujo y transferencia de calor del arreglo de chorro. Se evaluaron seis ángulos retorcidos (0 grados, 15 grados, 30 grados, 45 grados, 60 grados y 75 grados), donde la introducción de la cinta retorcida dividió el chorro en cuatro corrientes, lo que llevó a interacciones complejas que alteran el rendimiento de refrigeración en la superficie objetivo. Los resultados muestran que los ángulos de remolino moderados (15 grados y 30 grados) mejoran la uniformidad de temperatura y proporcionan una transferencia de calor más consistente a través de la superficie en comparación con ángulos de remolino más altos o sin remolino. Sin embargo, un remolino excesivo (60 grados y 75 grados) puede obstaculizar la penetración del chorro y reducir la efectividad de refrigeración en las regiones aguas abajo. En general, la introducción de remolino mejora la uniformidad de temperatura, pero también aumenta la caída de presión debido a la mayor turbulencia.