Come funziona una turbina a gas?

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Una turbina a gas è un motore in cui, nel processo di funzionamento continuo, l'organo principale del dispositivo (rotore) converte l'energia interna del gas (in altri casi, vapore o acqua) in lavoro meccanico. In questo caso, il getto della sostanza in lavorazione agisce sulle pale fissate attorno alla circonferenza del rotore, mettendole in moto. Nella direzione del flusso di gas, le turbine sono divise in assiali (il gas si muove parallelamente all'asse della turbina) o radiali (movimento perpendicolare rispetto allo stesso asse). Esistono meccanismi sia a uno o più stadi.

Una turbina a gas può agire sulle pale in due modi. In primo luogo, è un processo attivo, quando il gas viene fornito all'area di lavoro ad alta velocità. In questo caso, il flusso di gas tende a muoversi in linea retta e la parte curva della lama che si trova sulla sua strada lo devia, girandosi. In secondo luogo, è un processo di tipo reattivo, quando la velocità di alimentazione del gas è bassa, ma vengono utilizzate pressioni elevate. Non ci sono quasi motori a reazione nella loro forma pura, perché nelle loro turbine c'è una forza centrifuga che agisce sulle pale insieme alla forza di reazione.

Dove viene utilizzata oggi la turbina a gas? Il principio di funzionamento del dispositivo ne consente l'utilizzo per azionamenti di generatori di corrente elettrica, compressori, ecc. Le turbine di questo tipo sono ampiamente utilizzate nei trasporti (impianti di turbine a gas per navi). Rispetto agli analoghi del vapore, hanno un peso e dimensioni relativamente ridotte, non richiedono la disposizione di un locale caldaia, un'unità di condensazione.

La turbina a gas è pronta per il funzionamento abbastanza rapidamente dopo l'avvio, sviluppa la piena potenza in circa 10 minuti, è di facile manutenzione, richiede poca acqua per il raffreddamento. A differenza dei motori a combustione interna, non ha effetti inerziali dal meccanismo a manovella. Un impianto con turbina a gas è una volta e mezzo più corto dei motori diesel e più del doppio della luce. I dispositivi hanno la capacità di funzionare con carburante di bassa qualità. Le qualità di cui sopra consentono di considerare motori di questo tipo di particolare interesse per hovercraft e aliscafi.

La turbina a gas come componente principale del motore presenta una serie di inconvenienti significativi. Tra questi si nota un'elevata rumorosità, inferiore a quella dei motori diesel, efficienza, un breve periodo di funzionamento ad alte temperature (se il mezzo gas utilizzato ha una temperatura di circa 1100 fino a 750 ore in media).

L'efficienza di una turbina a gas dipende dal sistema in cui viene utilizzata. Ad esempio, dispositiviutilizzati nell'industria energetica con una temperatura iniziale dei gas superiore a 1300 gradi Celsius, con un rapporto di compressione dell'aria nel compressore non superiore a 23 e non inferiore a 17, hanno un coefficiente di circa il 38,5% nelle operazioni autonome. Tali turbine sono poco diffuse e vengono utilizzate principalmente per coprire i picchi di carico negli impianti elettrici. Oggi, circa 15 turbine a gas con una capacità fino a 30 MW operano in una serie di centrali termoelettriche in Russia. Negli impianti multistadio si ottiene un'efficienza molto più elevata (circa 0,93) grazie all'elevata efficienza degli elementi strutturali.