Análisis de parámetros termodinámicos para determinar niveles de eficiencia en miniturborreactores
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Date
2025-02
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica.
Abstract
This project focuses on acquiring in-depth knowledge about miniturbojets within the field of combustion engines, since, to date, there is not enough research on the subject. An evaluation of the thermodynamic parameters that influence their operation was carried out, using specialized software. In this program, a miniturbojet model was selected and, based on it, calculations were made to optimize its efficiency and performance.
For the initial development, key aspects such as the temperature and inlet and outlet pressures in the compressor, combustion chamber and nozzle were analyzed. In addition, additional variables such as fuel type and compression ratios were considered. These factors were determined by thermal efficiency calculations, considering the heat input in the miniturbojet compressor. From these parameters, an exhaustive analysis was carried out, allowing the identification of different variables that influence the performance of the system. In particular, a detailed study of the TJ1 turbomachine was carried out, in which its thermal and propulsive efficiency were determined, showing how the energy contained in the gas flow is transformed into useful thrust. In addition, it was identified that various sections of the miniturbojet operate under a Brayton cycle, which allowed its isentropic performance to be evaluated under the temperature and pressure conditions reached during the operation of the system, also considering possible energy losses and their impact on efficiency.
Description
El presente proyecto se centra en adquirir un conocimiento profundo sobre los miniturborreactores dentro del ámbito de los motores de combustión, dado que, hasta la fecha, no existen investigaciones suficientes al respecto. Se llevó a cabo una evaluación de los parámetros termodinámicos que influyen en su funcionamiento, utilizando un software especializado. En este programa, se seleccionó un modelo de miniturborreactor y, a partir de él, se realizaron cálculos para optimizar su eficiencia y rendimiento.
Para el desarrollo inicial, se analizaron aspectos clave como la temperatura y las presiones de entrada y salida en el compresor, la cámara de combustión y la tobera. Además, se consideraron variables adicionales como el tipo de combustible y las relaciones de compresión. Estos factores fueron determinados mediante cálculos de eficiencia térmica, considerando el aporte de calor en el compresor del miniturborreactor. A partir de estos parámetros, se realizó un análisis exhaustivo, permitiendo identificar distintas variables que influyen en el desempeño del sistema.
En particular, se llevó a cabo un estudio detallado de la turbomáquina TJ1, en el cual se determinaron su eficiencia térmica y propulsiva, evidenciando cómo la energía contenida en el flujo de gases se transforma en empuje útil. Además, se identificó que diversas secciones del miniturborreactor operan bajo un ciclo Brayton, lo que permitió evaluar su rendimiento isentrópico bajo las condiciones de temperatura y presión alcanzadas durante el funcionamiento del sistema, considerando también posibles pérdidas energéticas y su impacto en la eficiencia.
Keywords
MINITURBORREACTORES, COMPRESOR, TURBINA, CÁMARA DE COMBUSTIÓN, TOBERA, EFICIENCIA TÉRMICA, RENDIMIENTO