LIQUIDO (ES. ACQUA)
• TURBINE IDRAULICHE
PRODOTTI DICOMBUSTIONE (PRODOTTI
ARIA + COMBURENTE)
• TURBINE A GAS
VAPORE D’ACQUA
• TURBINE A VAPORE
STADIO
Uno statorestatore o cassa dove sono ricavati i condotti fissi di ingresso (distributore)e di scarico del vapore. I condotti fissi di ingresso (spesso chiamati ugelli) sonodelimitati dalla schiera delle palettature statoriche nelle quali si espande ilvapore;
Un rotorerotore o girante su cui si trova una corona di palette mobili (la schieradella palettatura rotorica) che delimita, insieme alI'involucro esterno, una seriedi condotti mobili. I condotti mobili, orientati opportunamente, sono situati difronte ai condotti fissi e raccolgono lavoro dal fluido che esce, con elevatavelocità, dagli ugelli. Nella girante il fluido può subire un'ulteriore espansione
• Turbina semplice o monostadio tipico delle TURBINE IDRAULICHEIDRAULICHE
1 stadio
• Turbina multistadio o pluristadio tipico delle TURBINE A VAPOREVAPORE E A GASGAS
più stadi
Turbina ASSIALE
Turbina RADIALE
LE PIÙ USATE
Turbina RADIALE
Turbina MISTA
In una macchina idraulica infatti l'energia disponibile è limitata dalla caduta utile hu
che si riesce a utilizzare dalla differenza di quota tra bacino di alimentazione e bacinodi scarico; la caduta utile, che arriva al massimo a 2500 m, dà luogo ad un lavorosufficientemente modesto da poter essere raccolto in un solo stadio:lavoro massico lavoro massico l=g*hu= 9,81 m/s2 x 2500 m = 24,525 m2 s2 = 24,525 kJ/kg = 24,5 kJ/kg
ENERGIA DISPONIBILE IN UNA TURBINA IDRAULICA
ENERGIA DISPONIBILE IN UNA TURBINA A GAS
Al contrario il lavoro massico l, messo a disposizione nell'espansione del vapore,può arrivare a valori notevolmente elevati. Consideriamo, ad esempio, l'espansionedalla pressione p = 3,5 MPa e dalla temperatura T= 600°C, con entalpia h = 3678,4kJ/kg ed entropia s = 7,44 J/(kg K), fino alla pressione p = 5 kPa, con entalpia h =2270 kJ/kg, letta sul diagramma di Mollier in corrispondenza di un'espansioneisentropica. Nel caso ideale dell'espansione isentropica, si ottiene il lavoro massicol = ∆h = 3678,4 kJ/kg - 2270 kJ/kg = 1408,4 kJ/kg contro un salto entalpico massimol = ∆h = 3678,4 kJ/kg - 2270 kJ/kg = 1408,4 kJ/kg contro un salto entalpico massimol, di circa 200 kJ/kg, che, come verrà spiegato più avanti, può venire trattato dalsingolo stadio della turbina. Occorre perciò suddividere la turbina in più stadi perelaborare tutta l'energia fornita dal vapore.
Nelle turbine si parla di organo fisso (statore/distributore) e di organo mobile (rotore/girante).
• Il distributore ha lafunzione ditrasformare l’energial’energiadel vapore in energiaenergia
• La girante ha lafunzione ditrasformare l’energiaposseduta daldel vapore in energiaenergia
cineticacinetica
statore
posseduta dalvapore in energiaenergiameccanicameccanica
rotore
Se la trasformazione dell’energia del vapore in energia cinetica all’interno dello statore è totale allora si parla di turbina ad azione, se invece è parziale si parla di turbina a reazione.
DISTRIBUTORE/STATORE
ENERGIA DEL VAPORE
ENERGIA CINETICA
100%TURBINA
AD AZIONE
DISTRIBUTORE/STATORE
ENERGIA DEL VAPORE
ENERGIA CINETICA
parzialeTURBINA
A REAZIONE
Il resto della trasformazione verrà completata nel rotore
Turbine a vapore
A AD AZIONE
SEMPLICE (DE LAVAL)
A SALTI DIPRESSIONE (REATEAU)
A SALTI DIVELOCITÀ (CURTIS)
A REAZIONE
(PARSONS)
MISTE
Nell’ipotesi che il calore scambiato con l’esterno sia trascurabile (q=0) e che z1 = z2 risulta:
TURBINE A VAPORE
Lavoro massico
(CASO GENERICO)
Allora avremo lmax se e solo se CU2 sarà uguale a 0
CU2 = 0CASO IDEALE
CASO REALE
CASO IDEALEIDEALE TURBINA CURTIS A GRADINI DI
VELOCITÀ
CASO REALEREALE TURBINA CURTIS A GRADINI DI
VELOCITÀ
TURBINE MULTIPLE AD AZIONE (A SALTI DIAD AZIONE (A SALTI DIVELOCITÀ E A SALTI DI
PRESSIONE)