Avaliação experimental do torque estacionário de uma turbina de múltiplos discos com diferentes configurações de rotor

Abstract

O presente trabalho avalia o comportamento do torque estático experimental de um protótipo de Turbina de Múltiplos Discos (TMD) em laboratório para 7 diferentes configurações de rotor submetido a 5 níveis de pressão de entrada de ar comprimido, na faixa de 200 kPa até 400 kPa. O rotor é composto por dois discos externos montados sobre o eixo da turbina, que é capaz de receber uma combinação de discos internos. As montagens testadas variam de número nulo de discos internos até 4 discos paralelos, seguido por 3 combinações de espaçamento de 2 discos. Observa-se uma dependência linear do torque estático experimental medido com uma célula de carga Torqcélula com a pressão de entrada do ar comprimido, o que é esperado para as turbinas que operam com condição de bloqueio no bocal. Os valores do torque estático medidos com célula de carga Torqcélula são comparados com aqueles medidos com um torquímetro Torqtorq e com valores de torque estático calculado através do modelo de placa plana (Torqpp). Observaram-se diferenças máximas de torque de 3,45% e 15,83% respectivamente, comprovando que todos os procedimentos de calibração e redução de ruídos elétricos desenvolvidos na bancada experimental da TMD foram apropriados. Os resultados mostram que existe um aumento do torque estático desde 0,28 N·m para a pressão de 200 kPa até 1,22 N·m para a pressão de 400 kPa, o que representa um aumento de 4,35 vezes do valor inicial.

The present study evaluates the experimental static torque behavior of a Multi Disk Turbine (MDT) prototype in laboratory for 7 different rotor configurations submitted to 5 compressed air inlet pressure levels, in the range of 200 kPa to 400 kPa. The rotor consists of two outer disks mounted on the turbine shaft, which is capable of receiving a combination of internal disks. The tested assemblies range from null number of internal disks to 4 parallel disks, followed by 3 combinations of spacing with 2 disks. A linear dependence of the experimental static torque measured with a load cell is observed with the compressed air inlet pressure, which is expected for turbines that operate with blocking condition in the nozzle. The static torque values measured with load cell Torqcélula are compared with Torqtorq (torque meter measures) and Torqpp (flat plate model values). It is observed the maximum torque differences of 3.45% and 15.83% respectively, proving that all the calibration and noise reduction procedures developed in the MDT experimental bench were appropriate. The results show that there is an increase of the static torque from 0.28 N.m to the pressure of 200 kPa to 1.22 N.m to the pressure of 400 kPa, which represents an increase of 4.35 times the initial value.