Estudio de
caso SLaMMiT

A partir del proyecto Selective Laser Melting for Micro Turbines (SLaMMiT), financiado por Innovate UK, en colaboración con Delta Motorsport, se recibió el requerimiento de diseñar un intercambiador de calor de alta temperatura para ser utilizado en conjunto con un sistema de micro turbina de gas. La integración de piezas tradicionalmente múltiples en un componente de fabricación aditiva dio como resultado la creación de un diseño de recuperación de flujo radial anular, fabricado en una sola pieza de la aleación de níquel, Inconel 625. La dinámica de fluidos computacional (CFD) se utilizó en gran medida para crear rutas de flujo complejas que promueven la transferencia térmica mientras se gestiona la bajada de presión dentro de límites aceptables. Este recuperador de flujo radial anular presenta un rendimiento similar al recuperador cuboide, pero es un habilitador de una arquitectura anular, que requiere pocos conductos adicionales para facilitar el empaquetado de sistemas sustancialmente más pequeños y reducir el peso. De hecho, el tamaño total del paquete de la turbina de gas micro de 17 kW se redujo de 55 litros a menos de 20 litros (o del tamaño de un bolso de mano de un avión a un balón de fútbol).

Los conductos presentados se desarrollaron para permitir que se cumplan los plazos de una prueba de validación física de nivel de componente programada. Aunque la forma optimizada para la bajada de presión mínima no están presentes en la versión del recuperador para la integración con el conjunto del motor.

Una característica particularmente interesante del recuperador anular es el uso del diseño paramétrico. El número de conductos, los detalles de las superficies secundarias de transferencia térmica y la altura del recuperador se determinaron a partir de una entrada de hoja de cálculo. La ventaja de tal enfoque es la facilidad para un rediseño rápido en caso de un cambio en los requisitos del cliente o la realización de una familia de intercambiadores de calor para diferentes requisitos de potencia.

Este proyecto ha llevado a un trabajo posterior con varios clientes. Uno de esos clientes fue Mitsubishi Turbo Charger Europe, que se acercó a HiETA para desarrollar un recuperador de forma anular para su extensor de alcance de microturbina de gas Range+ para vehículos eléctricos. Desde la recepción de los requisitos hasta la entrega del recibo de hardware tardamos menos de cuatro meses y fue un habilitador clave para que Mitsubishi lanzara el producto Range + en el Salón del Automóvil  de Fránforct 2017.