Resumen

Las holguras en las máquinas de desplazamiento positivo, como compresores, bombas, expansores y turbinas, son fundamentales para su rendimiento y fiabilidad. El flujo de fuga a través de estas holguras influye en la eficiencia volumétrica y adiabática de las máquinas. La magnitud del flujo de fuga depende del tamaño y la forma de las vías de paso y de las diferencias de presión a través de estas vías. Normalmente, el flujo másico a través de las holguras se estima utilizando la ecuación isentrópica de boquillas con los coeficientes de flujo aplicados para corregir las condiciones reales de flujo. Sin embargo, los coeficientes de flujo aplicados no suelen tener en cuenta la forma y el tamaño de estos caminos de fuga. Por esta razón, es crucial comprender adecuadamente la relación entre los coeficientes de flujo y los parámetros de forma para una predicción precisa de los flujos de fuga. El presente estudio investiga la influencia de los distintos parámetros adimensionales, como el número de Reynolds, el número de Mach y la relación de presiones, en los coeficientes de flujo para formas de holgura circulares y rectangulares. Los coeficientes de flujo se determinan comparando los valores experimentales obtenidos en un banco de pruebas experimental y los caudales obtenidos a partir de la ecuación isentrópica de la tobera. Se observa que en el caso de las holguras circulares, la desviación media de los resultados experimentales de las fugas (en comparación con los resultados analíticos que utilizan las ecuaciones isotrópicas de la tobera) es del 9,1%, que es significativamente inferior a la desviación media ( 20,5%) en el caso de las fugas de las holguras rectangulares. El estudio indica que el método de la ecuación isentrópica de la tobera es más adecuado para predecir las fugas a través de las holguras circulares y necesita modificaciones para considerar las holguras rectangulares. Utilizando análisis de regresión, se desarrollan correlaciones empíricas para predecir el coeficiente de flujo en términos de número de Reynolds, número de Mach, relación de presión, relación de aspecto y relación β, que resultan coincidir dentro de ±6,4 por ciento de los resultados numéricos para la holgura rectangular y dentro del rango de -3,6 por ciento a 5,1 por ciento del resultado numérico para la holgura circular. Las relaciones empíricas presentadas en este estudio pueden ampliarse para evaluar los coeficientes de flujo en una máquina de desplazamiento positivo.

• Materias:Máquinas eléctricas Propiedades mecánicas Mecánica de fluidos Turbinas de gas Turbomáquina
• Subjects:Electric machines Mechanical properties Fluid mechanics Gas turbines Turbomachine
• Palabras claves:coeficientes de flujo, ecuación isentrópica de la tobera, número mach, número de reynolds, holguras circulares, flujo de fuga, desviación media, relación de presiones, método de la ecuación isentrópica de la tobera, resultados experimentales de fuga
• Keywords:flow coefficients, isentropic nozzle equation, mach number, reynolds number, circular clearances, leakage flow, mean deviation, pressure ratio, isentropic nozzle equation method, experimental leakage results