Diseño de compresores para un ciclo de potencia de argón

Abstract

En este proyecto se procederá al estudio y análisis del diseño de un compresor para un ciclo de Brayton de argón. Para ello, se comenzará con la preselección del compresor con el que se concluirá si es de tipo axial, radial o mixto. En esta etapa se utilizarán las condiciones en las que se encuentra el fluido en el ciclo de Brayton y se obtendrán también el número de etapas y la velocidad de rotación del compresor. A continuación, se estudiarán los parámetros cinemáticos, termodinámicos, geométricos, cinemáticos en la dirección radial y las pérdidas. Con todo ello calculado se podrá obtener el rendimiento del compresor. Se aplicará un ejemplo de un ciclo de Brayton a este diseño para poder analizar los resultados y compararlos. El ejemplo a utilizar será el que aparece en el Capítulo 8 del libro “Turbomachinery. Fundamentals, Selection and Preliminary Design”(Gambini & Vellini, 2020). Para el diseño se realizará un código en Python que calculará todos los parámetros a partir de las condiciones del fluido en el ciclo (presión de entrada, presión de salida, temperatura de entrada y flujo másico), y la velocidad de rotación y número de etapas de la máquina. Las propiedades termofisicas necesarias para los cálculos serán obtenidas a través de la biblioteca CoolProp.

This project will be based on the study and analysis of the design of a compressor for an argon Brayton cycle. To do this, it will begin with the pre-selection of the compressor with which it will be concluded whether it is axial, radial or mixed type. At this stage, the conditions in which the fluid is in the Brayton cycle will be used and the number of stages and the rotational speed of the compressor will also be obtained. Then, the kinematic, thermodynamic, geometric, kinematic parameters in the radial direction and losses will be studied. With all this calculated, it will be possible to obtain the compressor performance. An example of a Brayton cycle will be applied to this design to analyze the results and compare them. The example to use will be the one that appears in Chapter 8 of the book "Turbomachinery. Fundamentals, Selection, and Preliminary Design" (Gambini & Vellini, 2020). For the design, a Python code will be created which will calculate all the parameters from the conditions of the fluid in the cycle (inlet pressure, outlet pressure, inlet temperature and mass flow), and the rotation speed and number of stages of the machine. The thermophysical properties needed for the calculations will be obtained through the CoolProp library.