Desenvolvimento de turbinas de múltiplos discos : estudo de modelos analíticos e análise experimental

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Maidana, Cristiano Frandalozo
• Orientador(a): Schneider, Paulo Smith
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Turbinas; Modelos matemáticos
• Palavras-chave em Inglês: Multiple disk turbine; MDT; Tesla turbine; Turbomachinery design; Optimization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/127907

Neste trabalho é realizada a concepção, projeto, construção e ensaio de turbinas de múltiplos discos para a verificação dos principais parâmetros e metodologias utilizadas para o projeto e análise do equipamento, além de estudar formas de otimização do equipamento. Assim, uma turbina de múltiplos discos é construída e testada com diferentes configurações de rotores, em uma bancada experimental construída e dimensionada especialmente para esse fim, além da implementação dos métodos analíticos pesquisados no software Engineering Equation Solver (EES). Assim, uma comparação entre os resultados experimentais obtidos por Rice e os modelos de analíticos disponíveis, mostra que o modelo do fator de atrito (FA) é o que melhor representa a operação do equipamento, além de ser o mais versátil dos métodos testados, permitindo que a turbina seja dimensionada e otimizada para várias configurações de construção. Já os resultados experimentais obtidos com um dos protótipos de turbina construído e operado com ar comprimido, mostram que, com modificações simples da geometria, configuração e acabamento superficial dos discos que compõem o rotor, é possível aumentar a eficiência isentrópica em até 35% em relação a turbina padrão montada com a configuração padrão de rotor (discos lisos), sem acarretar prejuízo em alguns dos principais benefícios da utilização deste tipo de equipamento. Os resultados experimentais obtidos mostram também que a eficiência diminui significativamente com o aumento da folga entre o raio externo do rotor e a parte interna da carcaça.