Modelo de línea media de turbinas térmicas centrípetas con fluidos de trabajo no ideales

Abstract

En el marco de esta investigación, se desarrolló un código en Matlab con el propósito de predecir el comportamiento de turbinas centrípetas. Esta herramienta, versátil para el análisis y diseño de turbinas centrípetas, fue desarrollada siguiendo varios principios. Inicialmente, se delinearon los fundamentos tecnológicos de las turbomáquinas, enfocándose en los ciclos de sCO2 y ORC y haciendo alusión a modelos de línea media de la literatura contemporánea. Posteriormente, se formuló un modelo unidimensional para turbinas con fluidos no ideales de trabajo; esta herramienta segmenta y soluciona las ecuaciones propias de cada sección de la turbina, facilitando la evaluación de su comportamiento en diversas circunstancias y la creación de mapas de funcionamiento. Al incorporar este código en un esquema de optimización, se posibilita el diseño de turbinas radiales con un rendimiento optimizado. La precisión del algoritmo fue corroborada al replicar el funcionamiento de tres turbinas registradas en la literatura, abarcando un amplio espectro de especificaciones y tamaños. Abstract Within the framework of this research, an algorithm was developed in MATLAB with the aim of predicting the behavior of centrifugal turbines. This versatile tool, designed for both the analysis and design of radial inflow turbines, was crafted following multiple guidelines. Initially, the technological foundations of turbomachinery were outlined, focusing on sCO2 and ORC cycles, and referring to mean-line models from contemporary literature. Subsequently, a one-dimensional model for turbines using real working fluids was formulated; this tool segments and solves the equations inherent to each section of the turbine, facilitating its performance evaluation under various circumstances and generating operational maps. By integrating this code into an optimization scheme, it enables the design of radial turbines with optimized performance. The accuracy of the algorithm was corroborated by replicating the operations of three turbines documented in literature, encompassing a wide range of specifications and sizes