Debido a las crecientes exigencias de eficiencia de los motores diésel, los turbocompresores están sujetos a temperaturas más altas.En consecuencia, los gradientes de velocidad y temperatura del rotor en operaciones transitorias son más severos y, por lo tanto, aumentan las tensiones térmicas y centrífugas.
Para determinar con mayor precisión el ciclo de vida de los turbocompresores es fundamental conocer con exactitud la distribución transitoria de la temperatura en la rueda de la turbina.
Las grandes diferencias de temperatura en los turbocompresores entre la turbina y el compresor provocan una transferencia de calor desde la turbina hacia la carcasa del cojinete.Se logró una solución más precisa calculando el fluido al comienzo del proceso de enfriamiento examinado resolviendo temporalmente todas las ecuaciones.Los resultados de este enfoque coincidieron muy bien con las mediciones de estado transitorio y estacionario, y el comportamiento térmico transitorio del cuerpo sólido pudo reproducirse con precisión.
Por otra parte, ya en 2006 se alcanzaron temperaturas de gas de hasta 1050°C en motores de gasolina.Debido a las temperaturas de entrada más altas de la turbina, la fatiga termomecánica se destacó más.En los últimos años se han publicado varios estudios relacionados con la fatiga termomecánica en turbocompresores.Con base en el campo de temperatura validado y predicho numéricamente en la rueda de la turbina, se realizaron cálculos de tensión y se identificaron zonas de alta tensión térmica en la rueda de la turbina.Se muestra que la magnitud de la tensión térmica en estas zonas puede estar en el mismo rango que la magnitud de la tensión centrífuga sola, lo que significa que la tensión inducida térmicamente no puede despreciarse en el proceso de diseño de una rueda de turbina radial.
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Referencia
Ayed, AH, Kemper, M., Kusterer, K., Tadesse, H., Wirsum, M., Tebbenhoff, O., 2013, "Investigaciones numéricas y experimentales del comportamiento térmico transitorio de una válvula de derivación de vapor a temperaturas de vapor más allá 700 °C”, ASME Turbo Expo GT2013-95289, San Antonio, EE. UU.
R., Dornhöfer, W., Hatz, A., Eiser, J., Böhme, S., Adam, F., Unselt, S., Cerulla, M., Zimmer, K., Friedemann, W., Uhl, „Der neue R4 2,0l 4V TFSI-Motor im Audi A3“, 11. Aufladetechnische Konferenz, Dresde, 2006
Hora de publicación: 13-mar-2022