Diseño y construcción de una microturbina de vapor y microcalderin pirotubular para el laboratorio de termodinámica de la escuela de ingeniería mecánica de la UIS

Abstract

El objetivo de este proyecto fue el diseño y construcción de una turbina tesla para realizar pruebas en el banco de laboratorio de combustión para la materia de termodinámica, se construyó un modelo experimental de turbina Tesla con las siguientes especificaciones: Espacio entre discos:0,9 mm, diámetro del disco: 10 cm, número de discos:10 (8 interiores de 0.91 mm de espesor y 2 exteriores de 2.66 mm). El diseño metodológico de la turbina Tesla se realizó usando el modelo de flujo entre discos de Rice, dicho modelo se solucionó usando el método de Euler en Matlab, en el cual, se obtuvieron una serie de parámetros de funcionamiento y operación que relacionan las características de flujo y geometría, estos parámetros permiten el dimensionamiento total de la turbina, además el modelo suministró el torque, potencia de salida y eficiencia con la que se realizó la transferencia de energía. Se realizaron dos interfaces en EES, la primera para cuando el fluido de trabajo es vapor de agua y la segunda cuando es aire. La interfaz suministra las características de los diferentes estados del proceso, los valores de la energía usando la primera ley de la termodinámica y la eficiencia del ciclo. Para comprobar los valores obtenidos en la interfaz se realizaron 3 pruebas en el laboratorio, en la primera usando la velocidad de salida y la presión del compresor se determinó la energía disponible obteniendo una potencia disponible mínima de 25 W y máxima de 1127 W, en la segunda prueba usando un motor eléctrico se midió la potencia generada por la turbina obteniendo 0,19 W de potencia eléctrica y en la tercera prueba usando un estroboscopio se midieron las Rpm de la turbina obteniendo para un compresor de 100 psi estables 8000 RPM