Conocimientos básicos de turbomáquinas
Hora de lanzamiento:
2023-02-23
Turbomáquinas Una turbomáquina es un tipo de máquina de potencia que depende principalmente de paletas que giran continuamente para convertir energía entre el fluido de trabajo y la potencia del eje.
Según la dirección del movimiento del fluido, los flujos pueden clasificarse en flujo axial, flujo radial, flujo mixto y flujo combinado. En términos generales, las bombas de flujo axial tienen una eficiencia alta y caudales grandes, pero relaciones de presión (relaciones de expansión) relativamente bajas; las bombas de flujo radial tienen una eficiencia y caudales ligeramente inferiores, pero sus relaciones de presión (relaciones de expansión) son más altas.
Por función, pueden clasificarse en motores primarios —como turbinas de vapor y turbinas de gas— que convierten la energía en trabajo mecánico; y máquinas operativas —como bombas, ventiladores, compresores, hélices y similares— que realizan tareas específicas (con consumo de energía).
Los fluidos de trabajo comunes incluyen aire, agua, hidrógeno, amoníaco, dióxido de carbono y otros. Diferentes fluidos de trabajo presentan características distintas en las turbinas.
La maquinaria de potencia y la maquinaria de fluidos son dos disciplinas distintas dentro de los campos de la ingeniería de potencia y la termofísica ingenieril. Sus aplicaciones son extremadamente amplias, abarcando compresores, turbinas y rotores utilizados en aeronaves militares y motores marinos; hélices marinas; bombas, ventiladores, turbinas de vapor, turbinas eólicas y turbinas hidráulicas en sistemas de generación de energía; turbinas empleadas en la industria de la refrigeración, que sirven tanto como compresores como expansores; y, en la industria química, compresores, ventiladores y turbinas suelen figurar entre los componentes más críticos y esenciales de estas industrias.
Una turbomáquina es un tipo de máquina de potencia que utiliza palas rotativas continuamente como componente principal para convertir energía entre el fluido de trabajo y la potencia del eje. A diferencia de las máquinas alternativas de pistón, que sellan el fluido de trabajo dentro de un espacio de volumen variable, las turbomáquinas están en comunicación abierta con el entorno circundante. Como resultado, poseen una mayor capacidad de flujo que sus equivalentes alternativos, lo que proporciona un camino eficaz para aumentar significativamente la potencia de salida de la máquina. En un sentido amplio, las turbinas incluyen motores primarios tales como turbinas de gas, turbinas de vapor, turbinas eólicas y turbinas hidráulicas, así como máquinas operativas como sopladores y bombas. En un sentido más restringido, las turbinas suelen referirse específicamente a turbinas de gas y turbinas de vapor que utilizan fluidos compresibles como medio de trabajo.
Siga la ecuación de continuidad, la ecuación de cantidad de movimiento, la ecuación de momento angular y la ecuación de energía de la mecánica de fluidos. En el proceso de diseño, los triángulos de velocidad y las ecuaciones de Euler suelen emplearse para el diseño preliminar. La teoría del flujo ternario (teoría de las superficies de corriente S1S2), propuesta por el científico chino el profesor Wu Zhonghua, representa un hito en el campo de las turbomáquinas y ha facilitado enormemente su desarrollo; aún hoy sigue siendo ampliamente aplicada. En la actualidad, los avances en la tecnología CFD han hecho que el diseño de turbinas sea significativamente más sencillo. Sin embargo, los métodos tradicionales de diseño siguen en uso porque la CFD requiere considerablemente más tiempo.
La maquinaria de impulsores es una disciplina ingenieril integral que abarca múltiples campos, incluyendo mecánica de fluidos, termodinámica ingenieril, dinámica computacional de fluidos, dinámica de gases, transferencia de calor, mecánica estructural, dinámica de rotores, ciencia de materiales y ciencia del control. También se apoya en tecnologías avanzadas en áreas como mecanizado, sellado, rodamientos y medición. El nivel de avance en la maquinaria de impulsores sirve como un indicador clave de la fuerza científica y tecnológica general de un país.
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