Desenvolvimento de um banco de ensaios e da metodologia experimental para o levantamento das características operacionais de turbocompressores utilizando gás quente
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Autor(es)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Geraldo Augusto Campolina Franca
GUSTAVO DE OLIVEIRA WARDIL
José Guilherme Coelho Baeta
Ramon Molina Valle
GUSTAVO DE OLIVEIRA WARDIL
José Guilherme Coelho Baeta
Ramon Molina Valle
Resumo
Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um banco de ensaios e da metodologia experimental para a realização de ensaios estáticos e dinâmicos em conjuntos turbocompressores. Para acionamento do conjunto utiliza-se um gerador de gás quente, dotipo câmara de combustão tubular, projetada para operar com combustíveis gasosos. Com a utilização da câmara de combustão é possível simular a condição real de funcionamento do conjunto. O desenvolvimento do banco de ensaios surgiu com a necessidade de se conhecer as características operacionais dos turbocompressores, também chamadas de mapas de desempenho, visto que estas informações nem sempre são divulgadas pelos seus fabricantes.Os ensaios consistem no levantamento de pontos experimentais para o conjunto turbocompressor em três condições específicas de operação. Na primeira, a descarga do compressor é aberta para a atmosfera. Em uma segunda condição, o compressor opera em conjunto ao soprador de ar que alimenta a turbina durante o ciclo de partida do sistema. Aterceira e mais importante condição de ensaio é a auto-sustentação do conjunto via combustão. A partir da auto-sustentação é possível obter a curva característica de casamento do turbocompressor e também determinar o coeficiente de descarga combinado da turbina. Ainstrumentação utilizada é baseada em instrumentação virtual, na qual a aquisição e controle dos sensores são feitos via computador. No desenvolvimento do banco de ensaios é utilizado o turbocompressor Master Power MP-O4B empregado em caminhões pesados comerciais. A verificação dos resultados experimentais é realizada comparando-os com mapas de desempenho obtidos através de um modelo semi-empírico baseado na equação de Euler modificada. Através do modelo empregado é possível inferir regiões de operação doturbocompressor que não cobertas pelos ensaios. Os resultados obtidos para a razão de compressão do compressor e para a razão de expansão da turbina apresentam desvios médios de 8% e 22%, respectivamente, em relação aos obtidos pelo modelo.
Abstract
Assunto
Turbo-compressores, Câmaras de combustão, Engenharia mecânica
Palavras-chave
Banco de ensaios de gás quente, Mapa de desempenho, Câmara de combustão, Turbocompressor, Eficiência politrópica