PROCEDIMIENTO DE CALCULO DE UN TURBOCOMPRESOR AXIAL

En el diseño de un turbocompresor axial es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones:
a) Rendimiento óptimo en el punto de diseño, objetivo muy frecuente en todo diseño
b) Mayor economía en la construcción, aún sacrificando algo el rendimiento
c)Seguridad de funcionamiento y resistencia.- Si el salto adiabático isentálpico total alcanzable en un escalonamiento de turbocompresor axial oscila, por ejemplo, entre 8 y 15 kJ/kg, y se busca una máquina totalmente exenta de vibraciones y bombeo, se escogerán dentro de la gama indicada los valores más bajos; para los turbocompresores móviles se escogerán los valores intermedios y los más elevados para los turborreactores de los aviones.
d) El número de revoluciones es con frecuencia el factor decisivo en el diseño; de manera que si el número de revoluciones viene prescrito por la máquina conducida, turbocompresor para un motor turbina de gas que acciona un alternador), el diseño puede ser totalmente distinto que si éste pudiese ser
elegido arbitrariamente en el proyecto.
e)Realización de un diseño adiabático o diseño refrigerado. DISEÑO

DIMENSIONES PRINCIPALES DE UN TURBOCOMPRESOR AXIAL DE DIÁ-METRO EXTERIOR CONSTANTE (III)

Si se conoce el número específico de revoluciones s1 para el primer escalonamiento, se obtienen de la Fig VI.11 los valores de, y1, F1, n1, hi1.
En los turbocompresores de varios escalonamientos no siempre es posible optimizar todos los escalonamientos, sino que habrá que apartarse en algunos de ellos de la condición de rendimiento óptimo; en esta situación se puede utilizar el gráfico de la Fig VI.11, que permite estimar el rendimiento a alcanzar en cada caso. Este gráfico no es válido para el diseño con contrarotación.
Para calcular el diámetro exterior de los álabes dp se puede utilizar la fórmula:

DIMENSIONES PRINCIPALES DE UN TURBOCOMPRESOR AXIAL DE DIÁ-METRO EXTERIOR CONSTANTE (II)

Para determinar el número específico de revoluciones del turbocompresor axial se de cada escalonamiento, hay que calcular el salto adiabático isentrópico medio del escalonamiento en la forma:

DIMENSIONES PRINCIPALES DE UN TURBOCOMPRESOR AXIAL DE DIÁ-METRO EXTERIOR CONSTANTE

Basándose en la teoría de la semejanza, se han hecho numerosos estudios teóricos y experimentales, que se recogen en la Fig VI.10, Eckert, que sólo es aplicable al diseño a de la Fig VI.9, y que permiten estimar rápidamente las dimensiones principales de un turbocompresor axial de diámetro exterior
constante.
Por lo que se refiere a los tres diseños fundamentales estudiados anteriormente, los gráficos de la Fig VI.8 sólo se pueden aplicar al diseño sin rotación, a1 = 90º, de la Fig VI.8b, y en ninguna caso al diseño en contrarrotación de la Fig VI.8c, a1 > 90º.
Si la rotación es positiva, a1 < 90º, como en la Fig VI.8a, los gráficos sí se pueden aplicar.

En la Fig VI.11 se presentan los valores óptimos para el coeficiente de presión Y y de caudal F, la
relación de cubo n y el rendimiento interno óptimo hi de un escalonamiento, en función del número
específico de revoluciones se del turbocompresor axial referido a un escalonamiento .

NUMERO DE ESCALONAMIENTOS DE UN TURBOCOMPRESOR AXIAL

Al igual que en los turbocompresores radiales se puede hacer una estimación del número de escalonamientos a base de los datos iniciales conocidos, calculando el número específico adimensional de revoluciones s del turbocompresor completo.
Para determinar s se calcula primero nq para la unidad completa:

El diámetro dm disminuye en el sentido del flujo

Fig VI.9f.- Con este tipo se consiguen elevados rendimientos, si los caudales volumétricos son pequeños y las relaciones de compresión elevadas.
La elección de uno u otro tipo dependerá también del grado de reacción, que puede variar de un escalonamiento a otro, y dependerá finalmente de la aplicación a que se destine el compresor.

El diámetro dm aumenta en el sentido del flujo

Fig VI.9e.- Con este tipo se consigue disminuir el número de escalonamientos, para caudal volumétrico pequeño y grado de compresión elevado.