Ampliación de un código unidimensional de diseño y análisis de turbocompresores centrífugos

Abstract

El diseño y análisis de una turbomáquina es un proceso complejo, existiendo diversos métodos para abordar el mismo problema. Este trabajo utiliza como base la herramienta de cálculo ya implementada por R. González [ 1], fundamentada a su vez en el modelo de Aungier [ 2], siguiendo un modelo de diseño unidimensional para el diseño y análisis de un turbocompresor centrífugo. En la herramienta de cálculo se han contemplado diferentes correlaciones de pérdidas que permiten diseñar y analizar un compresor centrífugo, con la posibilidad de elegir entre diferentes estimaciones existentes en la literatura. En efecto, al estudiar los diferentes modelos de pérdidas se observa que no existe una única vía para obtener un mismo diseño de compresor y que, en función de dichos modelos, se obtienen resultados de mayor o menor fiabilidad. Los resultados del trabajo muestran que cabe esperar diferencias entre estimaciones de hasta el 65 % para el mismo tipo de pérdidas, y respecto al cómputo global de las pérdidas estimadas por el modelo, lo que supone un impacto acumulado en el rendimiento de la máquina de hasta un 25 %. El trabajo incluye finalmente una valoración crítica de los resultados arrojados por el modelo propuesto con respecto al modelo más empleado en la literatura (Aungier [2]).

The anaylisis and design of a turbomachine is a complex task, and there are several alternatives for evaluating the same case study. This work begins from the computational tool developed by González [1 ], based on the method proposed by Aungier [2], following a one-dimensional design criteria to design a centrigufal compressor and predict its performance. In this computational tool, different loss correlations have been implemented, designing and analysing the centrifugal compressor according to the sets of correlations used. By studying different design and performance models, it is observed that there are many options to achieve the same compressor design and, depending on the performance models, the results obtained are more or less reliable, being the deviation of the estimations obtained nearly 65 % in some cases, for the same loss mechanism, and with respect the sum of all the losses estimated by the model. This disparity in the loss estimations can cause an impact in the compressor efficiency which can diverge almost 25 % from the baseline. Therefore, the aim of this work is to study the impact of the different sets of correlations selected, compared to the baseline scenario, the Aungier’s method [2].