Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 2, Pagina: 6-39
Aviation: Turbine Engine Cooling
El intenso calor generado cuando se queman el combustible y el aire requiere que se proporcione algún medio de enfriamiento para todos los motores de combustión interna. Los motores alternativos se enfrían pasando aire sobre aletas unidas a los cilindros o pasando un líquido refrigerante a través de camisas que rodean los cilindros. El problema del enfriamiento se hace más fácil porque la combustión ocurre solo durante cada cuarto tiempo de un motor de ciclo de cuatro tiempos.
El proceso de combustión en un motor de turbina de gas es continuo y casi todo el aire de refrigeración debe pasar por el interior del motor. Si solo se admitiera suficiente aire en el motor para proporcionar una relación aire/combustible ideal de 15:1, las temperaturas internas aumentarían a más de 4000 °F. En la práctica, se admite en el motor una gran cantidad de aire que excede la proporción ideal.
El gran excedente de aire enfría las secciones calientes del motor a temperaturas aceptables que oscilan entre 1500 °F y 2100 °F. Debido al efecto del enfriamiento, las temperaturas del exterior de la caja son considerablemente menores que las que se encuentran dentro del motor.
El área más caliente ocurre dentro y alrededor de las turbinas. Aunque los gases han comenzado a enfriarse un poco en este punto, la conductividad del metal en la caja lleva el calor directamente a la piel exterior.
El aire secundario que pasa por el motor enfría los revestimientos de la cámara de combustión. Los revestimientos están construidos para inducir una película de aire delgada y de rápido movimiento sobre las superficies interior y exterior del revestimiento.
Los quemadores de tipo can-anular con frecuencia están provistos de un tubo central para llevar el aire de enfriamiento al centro del quemador para promover una alta eficiencia de combustión y una rápida dilución de los gases de combustión calientes mientras se minimizan las pérdidas de presión.
En todos los tipos de turbinas de gas, grandes cantidades de aire relativamente frío se unen y se mezclan con los gases quemados detrás de los quemadores para enfriar los gases calientes justo antes de que entren en las turbinas.
Con frecuencia se proporcionan entradas de aire de enfriamiento alrededor del exterior del motor para permitir la entrada de aire para enfriar la carcasa de la turbina, los cojinetes y la boquilla de la turbina. El aire interno se purga de la sección del compresor del motor y se ventila hacia los cojinetes y otras partes del motor. El aire ventilado hacia o desde el motor se expulsa a la corriente de escape.
Cuando se encuentra en el costado del motor, la carcasa se enfría con el aire exterior que fluye a su alrededor. El exterior del motor y la góndola del motor se enfrían haciendo pasar el aire del ventilador alrededor del motor y la góndola. El compartimiento del motor frecuentemente se divide en dos secciones.
La sección delantera se denomina sección fría y la sección trasera (turbina) se denomina sección caliente. Los drenajes de la carcasa eliminan casi todas las posibles fugas por la borda para evitar que se acumulen fluidos en la góndola.
Enfriamiento de la zona de accesorios - Accessory Zone Cooling
Las centrales eléctricas de turbina se pueden dividir en zonas primarias que están aisladas entre sí por mamparos y sellos ignífugos. Las zonas son el compartimiento de la caja del ventilador, el compartimiento intermedio de la caja del compresor y el compartimiento central del motor. Se suministran flujos de aire calibrados a las zonas para mantener las temperaturas alrededor del motor en niveles aceptables.
El flujo de aire proporciona una ventilación adecuada para evitar la acumulación de vapores nocivos. La zona 1 , por ejemplo, está alrededor de la caja del ventilador que contiene la caja de accesorios y el control electrónico del motor (EEC).
Esta área se ventila utilizando aire ram a través de una entrada en la cubierta de la nariz y se expulsa a través de una rejilla de ventilación en la cubierta del ventilador derecho.
Si la presión supera un cierto límite, se abre una puerta de alivio de presión y alivia la presión. La zona 2 se enfría con el aire del ventilador desde la parte superior del conducto del ventilador y sale por el extremo inferior de regreso a la corriente de aire del ventilador. Esta área tiene líneas de combustible y aceite, por lo que sería importante eliminar cualquier vapor no deseado.
La Zona 3 es el área alrededor del compresor de alta presión a las cajas de la turbina. Esta zona también contiene líneas de combustible y aceite y otros accesorios. El aire entra por el escape del preenfriador y otras áreas y sale de la zona a través del borde trasero de la pared interior del inversor de empuje y el manguito de escape de la turbina.
Mantas aislantes para motores de turbina - Turbine Engine Insulation Blankets
Para reducir la temperatura de la estructura en la vecindad del conducto de escape o del aumentador de empuje (poscombustión) y para eliminar la posibilidad de que el combustible o el aceite entren en contacto con las partes calientes del motor, a veces es necesario aislar el escape. conducto de motores de turbina de gas. La temperatura de la superficie del conducto de escape es bastante alta.
En la figura se muestra una manta aislante típica y las temperaturas obtenidas en varios lugares. Esta manta contiene fibra de vidrio como material de baja conductancia y papel de aluminio como escudo contra la radiación. La manta se cubre adecuadamente para que no se empape de aceite. Las mantas de aislamiento se han utilizado bastante en muchas instalaciones en las que se necesita un escape largo.