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Diseño de ventilador centrifugo para el aumento del índice de calor recuperado en la caldera de bagazo modelo Mitre MPB - 200.
Autor
Zarzosa Rabanal, Carlos Alonso
Resumen
En esta investigación se mejoró el diseño de un exhaustor de flujo radial (centrífugo) para aumentar la eficiencia del equipo y la transferencia de calor recuperado en la caldera bagacera en la que opera. Para ello se utilizó un análisis fluidodinámico computacional (CFD) y la teoría de análisis bidimensional de las máquinas centrífugas. Se estudió el perfil aerodinámico NACA 4412 en el nuevo diseño de rotor centrífugo como reemplazo al perfil de placa plana que utiliza el diseño original. Se modeló en 3D con un software de diseño CAD el volumen de control del rotor, la voluta y los ductos de succión para su posterior análisis en el software ANSYS-fluent de CFD. Del análisis CFD del exhaustor con el rotor original de placas planas, se estimó el punto de opera a 613.91 rpm, un caudal másico de succión de 146.742 kg/s, presión estática de succión de -361.7 Pa y una eficiencia del exhaustor estimada por CFD de 15.10%. El nuevo diseño de exhaustor NACA 4412-B, con rotor centrífugo de perfiles NACA 4412 en ángulo de ataque a 27.49°, mayor diámetro base de cono de succión y mayor ancho de rotor resultaron en un aumento del caudal másico de succión. El análisis CFD de este diseño de exhaustor estimó el punto de operación a 615.7 rpm, 149.741 kg/s de flujo másico y una eficiencia del exhaustor de 18.24%. Además del aumento en la tasa de recuperación de calor en el caldero de 2.18%. In this research, the design of a radial flow (centrifugal) exhauster was improved to increase the efficiency
of the equipment and the transfer of recovered heat in the bagasse boiler in which it operates. For this, a
computational fluid dynamic analysis (CFD) and the two-dimensional analysis theory of centrifugal machines
were used. The NACA 4412 airfoil was studied in the new centrifugal rotor design as a replacement for the
flat-plate airfoil used in the original design. The control volume of the rotor, the volute and the suction ducts
were modeled in 3D with a CAD design software for their subsequent analysis in the ANSYS-fluent CFD
software. From the CFD analysis of the exhauster with the original flat plate rotor, the operating point was
estimated at 613.91 rpm, a suction mass flow rate of 146.742 kg/s, suction static pressure of -361.7 Pa and
an exhauster efficiency estimated by CFD of 15.10%. The new design of the NACA 4412-B exhauster, with
a centrifugal rotor with NACA 4412 profiles at an angle of attack of 27.49°, a larger base diameter of the
suction cone and a larger rotor width resulted in an increase in the suction mass flow rate. CFD analysis of
this exhauster design estimated the operating point at 615.7 rpm, 149.741 kg/s mass flow rate, and an
exhauster efficiency of 18.24%. In addition to the increase in the heat recovery rate in the boiler of 2.18%.