Evaluación del rendimiento y las emisiones de un quemador de turbofan con combustible de hidrógeno
Autores: Cameretti, Maria Cristina; De Robbio, Roberta; Ferrara, Vincenzo; Tuccillo, Raffaele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación del rendimiento y las emisiones de un quemador de turbofan con combustible de hidrógeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cámara de combustión
Motores turbofan
Combustibles
Rendimiento
Emisiones
Combustible a base de hidrógeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este documento examina los cambios en el nivel de rendimiento y las emisiones de contaminantes de una cámara de combustión para motores turbofan. Se comparan dos combustibles diferentes: un combustible líquido convencional de la clase JET-A (queroseno) y un combustible gaseoso a base de hidrógeno. Se considera un motor turbofan que entrega un empuje de 70 kN en condiciones de crucero y 375 kN en el despegue. La comparación se lleva a cabo investigando el patrón de combustión con diferentes condiciones de contorno, las cuales se asignan a lo largo de una misión de vuelo típica. Los cálculos se basan en un enfoque combinado con una estimación preliminar de parámetros agrupados del rendimiento del motor y las propiedades termodinámicas bajo diferentes condiciones de vuelo (es decir, despegue, ascenso y crucero), y una simulación de combustión basada en CFD que emplea como condiciones de contorno los resultados obtenidos de los cálculos 0-D. Los resultados se discuten en términos de rendimiento, propiedades térmicas, distribuciones a lo largo del quemador y de la concentración de contaminantes en el flujo de salida del quemador. Los resultados demuestran que reemplazar el combustible JET-A por hidrógeno no afecta significativamente el rendimiento general del motor, y se produce una combustión estable y eficiente dentro del quemador, aunque se observa un régimen de temperatura diferente que causa un aumento relevante en las emisiones de NO térmico.
Descripción
Este documento examina los cambios en el nivel de rendimiento y las emisiones de contaminantes de una cámara de combustión para motores turbofan. Se comparan dos combustibles diferentes: un combustible líquido convencional de la clase JET-A (queroseno) y un combustible gaseoso a base de hidrógeno. Se considera un motor turbofan que entrega un empuje de 70 kN en condiciones de crucero y 375 kN en el despegue. La comparación se lleva a cabo investigando el patrón de combustión con diferentes condiciones de contorno, las cuales se asignan a lo largo de una misión de vuelo típica. Los cálculos se basan en un enfoque combinado con una estimación preliminar de parámetros agrupados del rendimiento del motor y las propiedades termodinámicas bajo diferentes condiciones de vuelo (es decir, despegue, ascenso y crucero), y una simulación de combustión basada en CFD que emplea como condiciones de contorno los resultados obtenidos de los cálculos 0-D. Los resultados se discuten en términos de rendimiento, propiedades térmicas, distribuciones a lo largo del quemador y de la concentración de contaminantes en el flujo de salida del quemador. Los resultados demuestran que reemplazar el combustible JET-A por hidrógeno no afecta significativamente el rendimiento general del motor, y se produce una combustión estable y eficiente dentro del quemador, aunque se observa un régimen de temperatura diferente que causa un aumento relevante en las emisiones de NO térmico.