TAZ-PFC-2011-574


Estudio del comportamiento acústico de orificios y su influencia sobre inestabilidades termo-acústicas en llamas

Tejero Embuena, Fernando Leonardo
Hernández Arrondo, Ricardo (dir.)

Ballester Castañer, Javier (ponente)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2011
Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos department, Mecánica de Fluidos area

Ingeniero Industrial

Abstract: Los fenómenos de inestabilidades termo-acústicas consisten en la realimentación positiva entre fluctuaciones acústicas y el proceso de combustión, dando lugar a oscilaciones que se amplifican rápidamente. En algunos casos el resultado es la aparición de fuertes pulsaciones de presión en cámaras de combustión, con graves consecuencias para el equipo. Los grandes fabricantes de turbinas de gas están dedicando un notable esfuerzo tecnológico para evitar su aparición, mucho más probable en combustores de premezcla pobre, una tecnología cada vez más común en las plantas de generación de energía (ciclos combinados) o en aplicaciones con combustibles alternativos (gases enriquecidos en H2, gases derivados de biomasa…). Un primer paso para encontrar soluciones es la comprensión de estos fenómenos, que todavía es incompleta a pesar del enorme esfuerzo investigador que vienen dedicando grupos de investigación en todo el mundo. Algo constatado es que según la condición de contorno (impedancia acústica) de la instalación, los rangos de inestabilidades termo-acústicas se modifican notablemente, motivo por el cual se hace necesario imponer estas condiciones correctamente. El grueso principal del proyecto se basa en utilizar la técnica de los dos micrófonos para medir impedancias acústicas y caracterizar este estudio a impedancias de orificios, de las cuales no se ha encontrado bibliografía que definiera su comportamiento acústico. El primer paso para este cometido será la medición de diferentes impedancias según esta técnica y su comparación con expresiones teóricas para la validación del procedimiento de medida. Una vez corroborado que el método de medida es el correcto se procederá a la medición de impedancias acústicas de diferentes orificios para distintas condiciones de caudal, con el objetivo de tenerlos totalmente caracterizados. Para comprobar que las medidas de estas impedancias son correctas, se compararán las fluctuaciones de presión experimentales con las obtenidas computacionalmente mediante un modelo acústico. Con el estudio acústico de los orificios finalizado, se procederá a la utilización de estos datos como condición de contorno en un modelo termo-acústico que prediga los rangos de inestabilidad termo-acústica de una instalación. Para dar validez al modelo, se compararán las medidas experimentales realizadas en un combustor de premezcla con los resultados computacionales obtenidos con el modelo, y posteriormente se procederá a estudiar la influencia que tienen los orificios en los rangos de inestabilidad de la instalación. Por último, junto a las principales conclusiones extraídas del proyecto, se enumeran una serie de posibilidades de ampliación del trabajo realizado y que se proponen como trabajo futuro.


Free keyword(s): impedancia acústica ; orificios ; inestabilidades de combustión ; llamas de premezcla
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Proyecto realizado en el LITEC.

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