TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE TIANGUISTENCO

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE TIANGUISTENCOUNIDAD 4 TURBINAS DE GAS.TEMA : 4.2.3 CMARAS DE COMBUSTIN POR:FRANCISCO SAMUEL YAEZ SANCHEZ.PAULINO EFREN FUENTES LAREDO

OBJETIVO:Observara las diferentes cmaras de combustin su funcin.Actuacin de la Cmara de CombustinUna cmara de combustin debe ser capaz de permitir que el combustible se queme eficazmente sobre una amplia gama de condiciones operacionales sin incurrir en una gran prdida de presin. Adems, si ocurriese un apagado de llama, debe tener la posibilidad de volverse a encender. En la realizacin de estas funciones, el tubo de llama y los componentes del inyector atomizador deben ser mecnicamente fiables. Debido a que el motor de turbina de gas funciona en un ciclo de presin constante, cualquier prdida de presin durante el proceso de combustin debe mantenerse al mnimo.

CAMARA DE COMBUSTIONCOMBUSTIBLE + COMBURENTE = COMBUSTION

La seccin caliente de una turbina de gas comienza con la seccin de combustin e incluye la turbina y los componentes del sistema de escape. La seccin caliente est sujeta a los ms severos esfuerzos del motor y requiere una cuidadosa inspeccin y mantenimiento. Un tipo de dao considerable son las grietas originadas por el calor extremo al cual estas piezas estn expuestas.Una cmara de combustin de turbina de gas consta de:- Un armazn exterior que resiste las presiones de los gases y que puede ser de acero ferrtico- Un armazn interior sometido a temperaturas elevadas que, al menos en su parte superior en las verticales,o donde van los quemadores en las horizontales, se debe construir de acero austentico o de materialrefractario; la sustentacin del armazn interior debe permitir la libertad de las dilataciones.SECCIN DE COMBUSTINEl diseo de una seccin de combustin eficiente, o combustor, fue uno de los principales obstculos en la construccin de los primeros motores de turbina de gas con xito. Incluso para un motor de mediana potencia, la energa calorfica liberada por pie cbico del volumen del combustor es varios miles de veces la liberada en un tpico sistema de calefaccin de un hogar, y las presiones sobre las paredes extremadamente finas de los combustores son aproximadamente diez veces tan alta como las de un horno industrial con sus gruesas paredes de ladrillo.AIRE UTILIZADO EN EL PROCESO DE COMBUSTINAire primario.- Se corresponde aproximadamente con un 15% a 20% del aire total y se introduce alrededor del chorro de combustible creando una mezcla de aire-combustible relativamente rica con el objeto de obtener una temperatura elevada, necesaria para una combustin rpida, r = 1.Aire secundario.- Se corresponde aproximadamente con un 30% del aire total; se introduce a travs de orificios practicados en el tubo de llama para completar la combustin; para que el rendimiento sea elevado, hay que inyectar el aire en los puntos adecuados a fin de evitar que la llama se enfre localmente dando lugar a una drstica disminucin de la velocidad de combustin en esa zona. El aire secundario proporciona un coeficiente de aire exceso del orden de e 1,5, riqueza r = 1 1,5 = 0,67.Aire terciario.- El aire restante, 50% a 55%, se mezcla con los productos de la combustin en la zona de dilucin, con el objeto de reducir su temperatura hasta la requerida a la entrada de la turbina. Hay que procurar una turbulencia suficiente para que las corrientes caliente y fra se mezclen a fondo y as conseguir una distribucin de temperaturas a la salida prefijada de antemano.Los combustores usados en un motor de turbina tienen varios requisitos rigurosos. Algunos de ellos son: Mnima prdida de presin en los gases segn pasan a travs del combustor. Alto rendimiento en la combustin, por lo tanto baja emisin de humos. Bajo riesgo de apagado de llama. Que la combustin ocurra completamente dentro del combustor. Distribucin uniforme de la temperatura por todos los gases. Temperatura de los gases lo suficientemente baja a la salida del combustor para evitar daar a la turbina. Que el diseo del combustor proporcione una fcil puesta en marcha.La cmara de combustin tiene la difcil tarea de quemar grandes cantidades de combustible, suministrado a travs de inyectores de combustible, con extensos volmenes de aire, suministrados por el compresor, y liberar la energa de tal manera que el aire se expande y acelera para proporcionar una constante corriente de gas uniformemente calentada en todas las condiciones requeridas por la turbina. Esta tarea debe realizarse con la mnima prdida de presin y con la mxima liberacin de calor para el limitado espacio disponible.La cantidad de combustible aadido al aire depender de la mxima elevacin de temperatura requerida y, como esta est limitada por los materiales de los que estn hechos los labes rotatorios de turbina y los estatores, la elevacin de temperatura debe estar en la gama de 700 C a 1.200 C. Debido a que el aire ya est calentado por el trabajo aadido durante la compresin, la elevacin de temperatura requerida en la cmara de combustin puede estar entre 500 C y 800 C. Puesto que la temperatura del gas en la turbina vara con las r.p.m., y en el caso de un motor turbohlice con la demanda de potencia, la cmara de combustintambin debe ser capaz de mantener una combustin estable y eficaz en toda la amplia gama de condiciones operativas del motor.

Aproximadamente la mitad de este aire se usa para bajar la temperatura del gas antes de que entre en la turbina, y la otra mitad se usa para refrigerar las paredes del tubo de llama. La combustin debera estar completa antes de que el aire de dilucin entre en el tubo de llama, de lo contrario el aire que llega enfriar la llama resultando en una combustin incompleta.Una chispa elctrica procedente de una buja inicia la combustin, luego la llama se automantiene.

Aportacin del combustibleSe ha dicho poco de la forma en que el combustible se suministra a la corriente de aire. En general, no obstante, se usan dos principios, uno basado en la inyeccin de una pulverizacin finamente atomizada en una corriente de aire de recirculacin, y el otro basado en la pre-vaporizacin del combustible antes de que entre la zona de combustin.

Aunque la inyeccin del combustible por medio de chorros atomizadores es el mtodo ms comn, algunos motores usan el principio de vaporizacin del combustible. En este ejemplo, el tubo de llama es de la misma forma general que para la atomizacin, pero no tiene generador de torbellino ni campana perforada. El flujo de aire primario pasa a travs de los orificios en unaplaca deflectora que soporta al tubo de alimentacin de combustible. El combustible es pulverizado desde el tubo de alimentacin dentro de los tubos de vaporizacin que estn situados dentro del tubo de llama. Estos tubos estn curvados 180, y a medida que se calientan por la combustin, el combustible se vaporiza antes de pasar hacia delante dentro del tubo de llama. El flujo de aire primario pasa por los tubos de vaporizacin con el combustible y tambin a travs de toberas grandes de aire secundario, que proporcionan caones de aire para barrer a la llama hacia atrs. El aire de refrigeracin y de dilucin se dosifica dentro del tubo de llama de una manera similar al tubo de llama con atomizador.

TIPOS DE CMARAS DE COMBUSTINEn la actualidad existen tres tipos principales de cmaras de combustin en uso para los motores de turbina de gas. Estas son: la cmara mltiple. la de bote anular.la cmara anular.Cmara de combustin mltipleEste tipo de cmara de combustin se usa en los motores de compresor centrfugo y en los primeros tipos de motores de compresor de flujo axial. Las cmaras estn dispuestas alrededordel motor y el aire entregado por el compresor se dirige por medio de conductos hacia el interior de las cmaras individuales. Cada cmara tiene un tubo de llama interior alrededor del cual hay una carcasa de aire. El aire pasa a travs de la boca de entrada del tubo de llama y tambin entre el tubo y la carcasa exterior como se ha descrito.

Los tubos de llama independientes estn todos interconectados. Esto permite que todos los tubos funcionen a la misma presin y tambin permite que la combustin se propague alrededor de los tubos de llama durante el arranque del motor.Cmara de combustin de bote anularLa cmara de combustin de bote anular es una combinacin de los tipos mltiple y anular. Varios tubos de llama estn montados dentro de una carcasa de aire comn. El flujo de aire es similar al ya descrito y esta disposicin combina la facilidad para el mantenimiento y prueba del sistema mltiple con lo conciso del sistema anular.

Cmara de combustin anular o nicaEste tipo de cmara de combustin (Fig. 5-6) consta de un solo tubo de llama, completamente de forma anular, que est contenido dentro de un crter interior y un crter exterior. El flujo de aire a travs del tubo de llama es similar al anteriormente descrito, estando la cmara abierta en la parte frontal al compresor y en la parte posterior a los labes guas de entrada en turbina.

Cmaras de Flujo ReversibleLa mayor parte de las cmaras de combustin son de flujo directo, y se llaman as, porque el aire fluye en el mismo sentido a ambos lados del tubo de llama exterior e interiormente. Esto, a veces no es posible por la configuracin del motor, pero la mayor parte de las veces es as. En motores donde la longitud total es crtica, algunos fabricantes han optado por usar cmaras de combustin de flujo inverso. Estas cmaras tambin se llaman de alta densidad de combustin, pues permiten velocidades de combustin altas, superiores a los 30 m/s, lo que permite la ventaja de que pueden ser de reducidas dimensiones.

RECUPERADORESLo recuperadores estn constituidos por un haz tubular en el que se mueven los gases calientes que salen de la turbina, mientras que el aire a recalentar circula alrededor de los tubos; normalmente los fluidos circulan en contracorriente.La presin en el armazn es del orden de 5 a 10 atm y las temperaturas de las paredes no sobrepasan los 400C. No se corren riesgos de corrosin, pues el aire que entra en el recuperador est, debido a la compresin, a una temperatura muy superior a los 100C de manera que la temperatura de las paredes de los tubos est por encima del punto de roco del cido sulfrico, que es el elemento ms corrosivo que pudiera aparecer en el procesos

Existe el peligro de incendio debido a los depsitos de holln en los tubos; se puede suprimir mediante lavados peridicos o instalando un sistema de soplado con aire comprimido. En las instalaciones de circuito cerrado no existe este peligro, ya que el gas est limpio y se pueden reforzar, del lado de baja presin, los tubos de aletas onduladas que al disminuir los dimetros hidrulicos conducen a mejores coeficientes de transmisin de calor, por lo que las dimensiones del aparato son ms reducidas.

CONCLUSION

La cmara de combustin contribuye para que exista un buen aprovechamiento de la energa utilizada para las turbinas de gas.BIBLIOGRAFIA

motores de turbina de gas.A. g . Rivas.34GRACIAS POR SU ATENCION