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)