Investigación Numérica del Flujo del Chorro de la Boquilla en una Microturbina Pelton
Autores: Nedelcu, Dorian; Cojocaru, Vasile; Avasiloaie, Raoul-Cristian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Investigación Numérica del Flujo del Chorro de la Boquilla en una Microturbina Pelton
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Flujo
Turbina
Inyector
Velocidad
Presión
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La caracterización del flujo a través de turbinas hidro Pelton permite la optimización de su operación y la maximización del rendimiento energético. El flujo en el inyector de las turbinas Pelton y en el área del chorro libre (el área desde la superficie de salida del inyector hasta la superficie de entrada del cubo del rodillo) está influenciado por varios parámetros: la geometría de los componentes del inyector (boquilla y lanza del inyector), la apertura del inyector y la altura de la turbina. Los parámetros del flujo del chorro libre (distribución de velocidad, distribución de presión y expansión del chorro) se reflejan en la eficiencia de la turbina. La investigación presentada en este documento se centra en la caracterización numérica del flujo en el inyector y el chorro libre de una microturbina Pelton. Se consideraron tres geometrías de inyector, con diferentes diámetros de boquilla: 13.3 mm, 14.4 mm y 16.3 mm. Para cada una de estas geometrías, se analizó el flujo para cinco valores de altura de turbina (H = 15 m, H = 20 m, H = 25 m, H = 30 m, H = 35 m) y seis valores de apertura del inyector (S = 3 mm, S = 6 mm, S = 9 mm, S = 12 mm, S = 15 mm, S = 18 mm). Los resultados de las simulaciones numéricas se utilizaron para trazar las características del caudal del inyector y las características de la fuerza del inyector (la fuerza resultante sobre la lanza del inyector y la fuerza resultante sobre la boquilla del inyector). La mayor influencia en la variación del caudal se debe a la variación de la altura de la turbina, seguida por la variación de la apertura del inyector y la variación del diámetro de la boquilla. Aumentar el diámetro de la boquilla acentúa la variación del caudal en relación con la altura de la turbina. La variación de la velocidad axial y la presión en el chorro libre se presenta para cuatro secciones paralelas a la sección de salida del inyector. Se destacan las aperturas del inyector que generan los valores más altos de velocidad/presión en la superficie de entrada del rodillo. Los resultados permiten la optimización de parámetros funcionales para aumentar la eficiencia de la turbina y optimizar el proceso de diseño de microturbinas Pelton.
Descripción
La caracterización del flujo a través de turbinas hidro Pelton permite la optimización de su operación y la maximización del rendimiento energético. El flujo en el inyector de las turbinas Pelton y en el área del chorro libre (el área desde la superficie de salida del inyector hasta la superficie de entrada del cubo del rodillo) está influenciado por varios parámetros: la geometría de los componentes del inyector (boquilla y lanza del inyector), la apertura del inyector y la altura de la turbina. Los parámetros del flujo del chorro libre (distribución de velocidad, distribución de presión y expansión del chorro) se reflejan en la eficiencia de la turbina. La investigación presentada en este documento se centra en la caracterización numérica del flujo en el inyector y el chorro libre de una microturbina Pelton. Se consideraron tres geometrías de inyector, con diferentes diámetros de boquilla: 13.3 mm, 14.4 mm y 16.3 mm. Para cada una de estas geometrías, se analizó el flujo para cinco valores de altura de turbina (H = 15 m, H = 20 m, H = 25 m, H = 30 m, H = 35 m) y seis valores de apertura del inyector (S = 3 mm, S = 6 mm, S = 9 mm, S = 12 mm, S = 15 mm, S = 18 mm). Los resultados de las simulaciones numéricas se utilizaron para trazar las características del caudal del inyector y las características de la fuerza del inyector (la fuerza resultante sobre la lanza del inyector y la fuerza resultante sobre la boquilla del inyector). La mayor influencia en la variación del caudal se debe a la variación de la altura de la turbina, seguida por la variación de la apertura del inyector y la variación del diámetro de la boquilla. Aumentar el diámetro de la boquilla acentúa la variación del caudal en relación con la altura de la turbina. La variación de la velocidad axial y la presión en el chorro libre se presenta para cuatro secciones paralelas a la sección de salida del inyector. Se destacan las aperturas del inyector que generan los valores más altos de velocidad/presión en la superficie de entrada del rodillo. Los resultados permiten la optimización de parámetros funcionales para aumentar la eficiencia de la turbina y optimizar el proceso de diseño de microturbinas Pelton.