Estudo de Micro-Turbinas de vapor do tipo scroll

Abstract

Esta dissertação é dedicada ao estudo de turbinas scroll para um projecto de I&D de uma caldeira doméstica a gás de micro-cogeração baseada no ciclo de Rankine.

Começa-se por evidenciar os tipos de turbinas scroll que existem e os seus princípios de funcionamento. Prossegue-se com o estudo da geometria das volutas.

No capítulo da Cinemática foi estudado, sob duas perspectivas diferentes, o trajecto de uma massa de vapor através da turbina scroll. Como complemento, apresenta-se uma figura que explica o ciclo de trabalho de forma esclarecedora e enriquecida relativamente à bibliografia. Descrevem-se, ainda, os principais mecanismos de fugas de vapor das várias câmaras, que afectam significativamente a eficiência energética da turbina.

A dinâmica da turbina é alvo de um estudo mais complexo, no capítulo correspondente, envolvendo um modelo físico-matemático desenvolvido e validado para uma turbina comercial particular, por Wang et al. (2011a,b).

Por fim, com o objectivo de definir e analisar as grandezas e curvas características e de propor a definição de vários rendimentos para a turbina, recorreu-se a experiências realizadas por Wang et al. (2011b).

The main objective of this work is the study of a scroll turbine for an R&D of a domestic boiler CHP based on the Rankine cycle.

This work begins by highlighting the types of scroll turbine, their operating principles and also the geometry of the scrolls.

The Chapter 3 was studied under two different perspectives, which included the study of the route of a mass steam through the scroll turbine and then, as a complementary perspective, it is presented a figure that explains all operating turbine cycle. It also describes the main mechanisms of vapor leakage from the various turbine cameras that significantly affect the turbine efficiency.

The dynamics of the turbine is a subject to a more complex study, involving the analysis of a mathematical model developed by Wang et al (2011a,b) for a given turbine.

Ultimately, the approach developed by Wang et al (2011b) to define and analyze the magnitude, characteristic curves and efficiency of scroll turbines was used.