Principio y componentes de turbinas de gas
Componentes de turbinas de gas yPríncipeIPLE: –Una turbina de gas es un tipo de motor de combustión interna cuyo fluido de trabajo es el propio aire. El motor se utiliza para extraer energía química del combustible y también se utiliza para convertir la energía química en energía mecánica mediante el uso de energía gaseosa como fluido de trabajo para impulsar el motor y la hélice, que, a su vez, propulsa la aeronave.
Componentes de turbinas de gas
1. Entrada
El aire debe mantenerse fluyendo sin restricciones desde el conducto y el conducto de entrada también debe permanecer limpio y ordenado para mantener el motor en buen estado. Se sugiere proporcionar un flujo de aire limpio y sin perturbaciones en la entrada que, cuando se suministra al motor, aumenta su eficiencia y protege el motor de la erosión, la corrosión o cualquier daño.
También se sugiere que los carenados se instalen dentro del conducto de entrada de aire del motor y el conducto de entrada para garantizar que las pérdidas de flujo de aire sean mínimas con respecto a todas las condiciones del flujo de aire.
2. Compresor
El compresor es el que se encarga de proporcionar a la turbina la cantidad de aire necesaria para que funcione de manera eficiente. Además de esto, se requiere suministrar el aire a una presión estática muy alta. La relación comúnmente conocida entre la presión en el compresor trasero y la presión en el compresor delantero es de 9:5.
3. Difusor
El aire sale a través de las paletas guía del compresor donde los componentes del flujo de aire se convierten en un flujo rectilíneo. Después de esto, el aire ingresa a la sección del difusor, que es un conducto divergente. La función básica de un difusor es la aerodinámica.
4. Cámara de combustión
Una vez que el aire pasa a través del difusor, ingresa a la sección de combustión que se conoce como combustor. La sección de combustión tiene una tarea que controla la quema de combustible y aire. El calor que se libera debe ser de manera que el aire se expanda y acelere para proporcionar un flujo suave y estable para un gas calentado uniformemente en todas las condiciones de operación. Es obligatorio realizar la tarea con una pérdida de presión mínima y una liberación de calor máxima.
5. Turbina
Un motor de turbina tiene una turbina de cuatro etapas que se utiliza para convertir la energía gaseosa del combustible de aire en energía mecánica para mover el compresor con la ayuda de un engranaje reductor o la hélice. La turbina tiene una función en la que la energía gaseosa se convierte en energía mecánica al expandir los gases calientes y de alta presión a una temperatura y presión más bajas.
6. Escape
Una vez que el gas pasa a través de la turbina, se descarga por el escape. En su mayoría, la energía gaseosa se convierte en energía mecánica con la ayuda de una turbina, queda una cantidad suficiente de energía en los gases de escape. Este gas restante se acelera a través del conducto convergente del escape para que sea más útil a medida que avanza el avión.
Principio de funcionamiento de la turbina de gas
El principio básico sobre el que funciona la turbina de gas es idéntico al de todos los motores que se utilizan para extraer energía del combustible químico. Los 4 pasos más conocidos para cualquier motor de combustión interna son los siguientes:
1. Entrada de aire.
2. Compresión de aire.
3. Combustión, donde se inyecta el combustible y se convierte en energía almacenada.
4. Expansión y extinción, donde la energía convertida se aprovecha.
En el caso de un motor de pistón como los motores que se usan en los automóviles o como el motor de un avión, los pasos involucrados son la admisión, compresión, combustión y escape en la culata, pero en diferentes momentos a medida que el pistón se mueve continuamente hacia arriba y hacia abajo.
En el caso de un motor de turbina, los mismos cuatro pasos ocurren también al mismo tiempo pero en diferentes lugares. Debido a esta diferencia fundamental, la turbina tiene varias secciones de motor que se conocen como:
1. Sección de entrada
2. Sección del compresor
3. Sección de combustión
4. Sección de turbina y escape.
La sección de la turbina del motor es responsable de producir la potencia del eje utilizable como salida que se utiliza para impulsar la hélice. Aparte de esto, debe estar provisto de energía para accionar el compresor y los accesorios del motor. Esto se hace mediante la exposición al gas de alta temperatura, presión y velocidad que se convierte de la energía gaseosa a la energía mecánica en forma de potencia de eje.
Principio y componentes de turbinas de gas
La masa del aire suministrado debe ser muy alta y se supone que debe suministrarse a la turbina para producir la potencia requerida. El aire que se suministra se hace con la ayuda del compresor que extrae el aire y lo lleva al motor donde se exprime para proporcionar aire a alta presión a la turbina. El papel del compresor es convertir la energía mecánica de la turbina en energía gaseosa en forma de presión o temperatura.
En caso de que el compresor y la turbinasi fuera 100 por ciento eficiente, entonces el compresor habría suministrado todo el aire que necesita la turbina y, al mismo tiempo, la turbina habría suministrado la potencia necesaria para accionar el compresor. En este caso, solo existiría una máquina de movimiento perpetuo como pérdidas por fricción y las ineficiencias del sistema mecánico no permiten que una máquina de movimiento perpetuo funcione correctamente.
Aparte de esto, también se necesitaría algo de energía adicional además del aire para acomodar las pérdidas que se están causando. La potencia de salida requerida proviene del motor que está justo más allá del compresor; por lo tanto, se debe agregar más energía al aire para producir el exceso de energía. La energía química del combustible se quema y se convierte en energía gaseosa en forma de alta temperatura y alta velocidad, ya que el aire necesita pasar a través de la propia cámara de combustión. La energía gaseosa se convierte nuevamente en energía mecánica de la turbina que proporciona la potencia para accionar el compresor y el eje.