Aunque las turbinas de impulso de velocidad compuesta son menos eficientes, en las etapas iniciales de las turbinas de alta presión, normalmente son de velocidad compuesta. ¿Por qué?

Answer 1

Hola, encontré esta pregunta simplemente “mirando alrededor”, pero pensé que podría ayudarte a responderla.

Me preocuparía un poco la forma en que está formulada su pregunta, ya que puede implicar algo que no es cierto. Cuando pregunte: ‘Aunque las turbinas de impulso de velocidad compuesta son menos eficientes …’, le preguntaría a cambio, ‘¿menos eficiente que qué, exactamente?’

Las turbinas de impulso de velocidad compuesta (también llamadas ‘Turbinas VC’ o ‘Turbinas por etapas Curtis’) se usan en las ‘etapas iniciales’ de ALGUNAS turbinas de alta presión precisamente porque son la configuración de turbina más eficiente en las circunstancias en las que se están utilizando .

Una turbina de impulso con una sola hilera de palas de rotor generalmente tendrá su eficiencia máxima en un valor de la ‘relación de velocidad de etapa’ (también conocida como ‘U / C’ en la literatura) de alrededor de 0,45 aproximadamente.

Si la velocidad de la pala de la turbina es más baja que la óptima (y esto puede ser causado por un diámetro de la rueda de la turbina que es más bajo de lo que nos gustaría por alguna razón, o una velocidad de rotación que es más baja de lo que nos gustaría, o porque el término ‘C’ , o la “velocidad del gas” es alta), entonces el valor U / C de la etapa de turbina será menor que nuestro valor óptimo de 0.45. A valores de U / C inferiores a los óptimos, la principal fuente de pérdida de eficiencia a través de la etapa de turbina es típicamente ‘pérdida de energía cinética de salida’. Esto ocurre porque la velocidad de la pala de la turbina es demasiado baja para realizar la extracción de trabajo en todo su potencial. Si el valor de U / C para nuestra etapa de turbina es 0.25 (o más o menos), podemos mejorar su eficiencia insertando una ‘fila del estator’ aguas abajo de nuestro rotor para ‘girar el flujo’ para que apunte en la dirección correcta, luego inserte otra fila del rotor aguas abajo de ese estator. Si podemos ‘cambiar el flujo’ de manera suficientemente eficiente, todavía podemos encontrarnos con suficiente energía cinética en el campo de flujo para extraer algo de eso como trabajo en la segunda fila del rotor. No hay expansión (o cambio de presión estática) para hablar en el estator, es simplemente una fila de ‘paletas giratorias’. El trabajo que extraemos con nuestra segunda fila de rotores puede aumentar sustancialmente la eficiencia de la turbina.

Normalmente, la turbina que resulta de esto (llamada ‘turbina compuesta de velocidad de 2 hileras’) tiene su eficiencia máxima a un valor U / C de aproximadamente 0.25. Incluso a valores de U / C inferiores a este, la turbina VC de 2 hileras seguirá teniendo una mayor eficiencia que la turbina de hilera de un solo rotor. Si tiene sentido, también podríamos insertar otro estator y la tercera fila del rotor aguas abajo de esto, y hacer lo que se llama una ‘turbina VC de 3 filas’. Para valores de U / C de la turbina de alrededor de 0,13, la turbina VC de 3 filas puede tener una mayor eficiencia que la VC de 2 filas.

Con valores de U / C superiores a 0.25, la eficiencia de la turbina de VC comienza a disminuir de tal manera que la turbina de una hilera de rotor funcionará con mayor eficiencia.

Espero que encuentres útil lo anterior. Lamento que sea algo largo, pero creo que vale la pena para este tema.