Influencia de la velocidad específica y el ángulo de entrada en el desempeño aerodinámico de una turbina radial de un sistema de ciclo Rankine orgánico

Abstract

En este trabajo se analizó el comportamiento de la dinámica del flujo en un rotor de turbina radial de un sistema de energético basado en ciclo Rankine orgánico para el aprovechamiento de calor residual. El análisis se llevó a cabo considerando dos parámetros de diseño en la turbina radial: la velocidad específica N_s y el ángulo relativo del flujo a la entrada del rotor β_4. Primero se llevó a cabo un diseño preliminar de la turbina utilizando estos parámetros como variables para seleccionar un valor adecuado de N_s. Las dimensiones generales de la turbina se calcularon a partir de la ecuación de Euler para turbomáquinas y de la ecuación de continuidad de flujo partiendo de las condiciones termodinámicas a la entrada de la turbina y la relación de presión P_R. Con estos datos se definió la geometría en 3 dimensiones del rotor y se llevó a cabo un análisis numérico del flujo en el dominio definido como modelo geométrico para diferentes direcciones relativas del flujo a la entrada del rotor: -20°, -25°, -30°, -35° y -40°. Finalmente evaluó el desarrollo del flujo en estado estacionario a través del rotor, observando como para el ángulo de entrada de 25° la dirección del flujo mantiene la menor desviación con respecto a la dirección impuesta por el álabe para valores de span de 0.25, 0.5 y 0.75.