Diseño de la cámara de ensayo principal de una instalación experimental para el estudio de quemadores de turbina de gas en condiciones de alta presión y temperatura

Abstract

[EN] The objective of this document is the design of the main test chamber of an experimental facility for the study of gas turbine burners. In this facility it will be possible to test and study the injection and subsequent combustion processes in realistic operating conditions, that is, with high air consumption, and in conditions of high pressure and temperature similar to those found inside aviation’s gas turbines. The complete installation is a very complex installation made up of several modules, including the combustion chamber where the phenomena to be studied occurs, and therefore where the experimental tests are carried out. This is the module which is intended to be designed in this document. For it to fulfill its function, on the one hand, it provides a solution to various functionalities such as: having optical accesses, the possibility of installing different types of burners, handling different air flows (primary, dilution, ...), etc .; and on the other hand withstand the high pressures and temperatures required. To carry out the work, various computer tools such as CAD software have been used to carry out the mechanical design, structural analysis using finite elements, or CFD for the thermal analysis of the system.

[ES] El objetivo de este trabajo es el diseño de la cámara de ensayo principal de una instalación experimental para el estudio de quemadores de turbina de gas. En esta instalación se podrá ensayar y estudiar los procesos de inyección y posterior combustión en condiciones realistas de operación, es decir con alto gasto de aire, y en condiciones de alta presión y temperatura similares a las encontradas en el interior de las turbinas de gas de aviación. La instalación completa es una instalación muy compleja formada por varios módulos, entre ellos se encuentra la cámara de combustión donde sucederán los fenómenos que se desean estudiar, y por lo tanto donde se realizarán los ensayos experimentales. Este módulo es que se pretende diseñar en este trabajo. Para que el mismo cumpla su función, por un lado, deberá de dar solución a varias funcionalidades como son: tener accesos ópticos, posibilidad de instalar distintos tipos de quemadores, manejar distintos flujos de aire (primario, dilución, ¿), etc.; y por otro lado soportar las altas presiones y temperaturas requeridas. Para realizar el trabajo se emplearán diversas herramientas informáticas como software CAD para realizar el diseño mecánico, análisis estructural mediante elementos finitos, o CFD para el análisis térmico del sistema.