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TURBOMÁQUINAS Turbinas a Vapor Prof. Dr. José Eduardo Mautone Barros
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
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Turbinas a Vapor
• HERO, 150 A.C. - Eolípila • JAMES WATT, 1780 - Máquina a Vapor • CARL G. de LAVAL, 1900’s – Turbina a Vapor • C. PARSONS, 1900’s – Turbina a Vapor • G. WESTINGHOUSE, 1900’s – Turbina a
vapor para gerar eletricidade
• General Eletric, Whestinghouse (EUA) • Pratt Whitney (Canadá) • Siemens, MAN, MTU, Turbomeca, Volvo (Europa) • Saturn e TurboAtom (Rússia e Ucrânia) • Mitsubishi e Hitachi (Japão) • TGM, Polaris (Brasil)
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Introdução e Histórico
Turbinas a Vapor
• De Impulsão – a queda de pressão ocorre no estator ou bocal, somete converte a energia cinética do vapor em potência de eixo
• De Reação – a queda de pressão ocorre no estator e no rotor, ou seja existe expansão pela diminuição de área de escoamento entre as pás do rotor da turbina
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Classificação
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• Turbina de Ação Simples (de Laval) – turbina de impulsão de um estágio, adequada para baixa potência
• Turbina Curtis – Turbina de impulsão com dois estágios com escalonamento de pressão
• Turbina Rateau – Turbina de impulsão com dois estágios tipo de Laval com escalonamento de velocidades
• Turbina Curtis-Rateau – Turbina de impulsão mista com escalonamento de pressão e de velocidades
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Turbinas de Impulsão
Turbinas a Vapor
• Turbina de Reação – é sempre composta de múltiplos estágios com escalonamento gradual de velocidade e pressão ao longo destes (mais moderna)
• Turbina de Contrapressão – a saída de vapor está acima da pressão ambiente e da temperatura de condensação da água
• Turbina de Condensação - a saída de vapor está menor que a pressão ambiente (vácuo)
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Classificação pela Exaustão
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• Turbina de Baixa Pressão – vapor na entrada a 22bar e 320°C
• Turbina de Média Pressão – vapor na entrada a 45 bar e 450°C
• Turbina de Alta Pressão – vapor na entrada de 65 a 140 bar e de 480 a 540°C – tipo em expansão no mercado brasileiro de geração de energia
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Classificação de Mercado
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• Ciclo RANKINE
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Ciclo Termodinâmico
𝜂𝑡 = 1 −𝑇𝑓𝑟𝑖𝑎𝑇𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
=𝑄23 − 𝑄41
𝑄23
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• Para variação entálpicas maiores que 1000 kJ/kg é necessário usar mais de um estágio de turbinas (par estator/rotor), pois cada estágio pode realizar um salto entálpico de até 50 kJ/kg. Também os estágios são agrupados por faixa de pressão.
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Múltiplos Estágios de Turbinas
mautone@ufmg.br
emautone@terra.com.br
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