Clase 3 2009-ii

“CINEMÁTICA EN

TURBOMÁQUINAS” JUAN ESPINOZA ESCRIBA

( e → 0)

CINEMATICA DE FLUJO EN LAS TURBOMAQUINAS Se considera: - El flujo es unidimensional (velocidad constante) „ - El número de álabes del rotor es infinito (Z 00) „ - El espesor de los álabes es despreciable ( e 0 )

Nomenclatura y geometría de los elementos del rotor y estator : Rotores Radiales „ „ „ „ „ „ „ „

a: es el ancho frontal del canal b: es el ancho transversal del canal t: es el paso del álabe, que es la distancia circunferencial entre puntos homólogos Z: es el número de álabes del rotor β: es el ángulo del álabe D: es el diámetro del rotor e: es el espesor del álabe s: es el espesor periférico del álabe

„ Además

se indican los puntos de ubicación con los siguientes números: „ 0:es el punto antes de ingresar al rotor „ 1:es el punto cuando el flujo entra al canal „ 2:es el punto cuando el flujo todavía no ha salido del canal „ 3:es el punto cuando el flujo está fuera de la influencia del canal e = s senβ

Figure 12.1 – Single-suction radial flow pump.

Relative Velocity (Fluid entering periphery)

C= U+W

C β

W

α

β U

(a) impeller;

Idealized radial-flow impeller (b) velocity diagrams.

TRIANGULOS DE VELOCIDAD EN LA ENTRADA

TRIANGULOS DE VELOCIDAD EN LA SALIDA

RELACIONES ENTRE PARAMETROS

Turbina Francis

Triangulos en turbinas Francis

Variación de la presión y velocidad en turbina Francis

Tipos de turbina Francis

Clasificación de turbinas Francis

Distribuidor

Trayectoria ideal de la vena fluida en el distribuidor de turbina Francis

Rodete movil o rotor •Rodete lento.

b1 > 90º

•El ángulo a la entrada ß > 90º, (α < 15º) y su número de revoluciones específico está comprendido entre 50 y 100.

Rodete movil o rotor •Rodete Normal

•El valor de β1 es del orden de 90º, (15º< α1 < 30º) y se alcanza un ns comprendido entre 125 y 200 rpm.

Rodete movil o rotor •Rodete Rapido

•El ángulo de entrada, ß < 90º (α1< 45º) favorece el aumento del número de revoluciones. •Valores de ns comprendidos entre 225 y 500.

Turbinas Pelton

TURBINAS PELTON

II. DEFINICIONES GENERALES 9 Cangilones: Son también llamados álabes, palas o cucharas, Son piezas de bronce o de acero especial, para evitar dentro de lo posible las corrosiones y cavitaciones, están diseñados para recibir el empuje directo del chorro de agua

TURBINAS PELTON

TRIANGULOS DE VELOCIDAD EN TURBINA PELTON

Cuchara de turbina Pelton

Velocidades en la cuchara

Triángulos en turbina Pelton

TURBINA MICHELL-BANKI

COMPONENTES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Carcasa Paletas Directrices Rodete Caja Angular Válvula de Aireación Tubo de aspiración Adaptador

Triangulos de velocidades en turbina Michell-Banki

Turbina Turgo

Turbinas Turgo

Inyector

Dimensiones Recomendadas „ „ „ „

„ „

D = 1,2 x d d1 = 1,42 až 1,62 x d d2 = 0,58 až 0.7 x d L = 3,25 až 3,66 x d světlost potrubí = 2,5 až 3 x d plný zdvih jehly = max. 1,16 x d alfa = 42 až 50o beta = 60 až 90o

Velocidades

Turbinas Kaplan

Fig VIII.2.- Triángulos de velocidades

Fig VIII.3.- Rotor de una turbina Kaplan

Fig VIII.5.- Modificación de los triángulos de velocidades al variar el ángulo de ataque

Fig VIII.6.- Curva de rendimiento de una turbina Kaplan

TEORÍA AERODINÁMICA DE LAS TURBOMAQUINAS AXIALES Si se considera una sección cilíndrica del rodete, coaxial, de radio R, desarrollada sobre un plano (x,y), de forma que sobre el mismo se encuentren las trayectorias relativas al fluido y las secciones de las palas formando lo que se conoce como persiana, parrilla o enrejado de álabes, de paso t y cuerda l, se puede obtener una solución aproximada del problema considerando un movimiento plano y permanente a través de dicha persiana, Fig VIII.10. El contorno (ABCDA) se puede suponer formado por dos líneas de corriente (CD) y (AB) deducidas la una de la otra mediante la traslación t igual al paso tangencial de la persiana. Los caudales que atraviesan esta sección cilíndrica desarrollada sobre el plano, son:

a) A través de (AB) y (CD), nulos. b) A través de (AC) y (BD) tienen que ser iguales, por la ecuación de continuidad; esto implica que w1x = w1m y w2x= w2m, normales a la dirección de u y, por lo tanto, componentes meridianas de la velocidad relativa a la entrada y salida, tienen que ser iguales: w 1x = w 2x ; w 1m = w 2m Fig VIII.10.- Persiana de álabes

Si el paso t aumenta indefinidamente, la circulación G permanece constante y la diferencia de velocidades, w2y - w1y, tiende a cero

Triángulos de velocidades a la entrada y a la salida

Turbina a gas

Triangulos de velocidad en bomba centrifuga

Bomba Centrifuga

… Gracias