Turbogas

[beluga]

Cosa hanno in comune una turbogas
come questa ed un tuboreattore?

Oserei dire che concettualmente sembrano parenti stretti.


PS x Black Magic: perdonami se ho preso l'esempio dall'archivio della concorrenza

[Black Magic]

Figurati, grosso aereo sgraziato (beluga ).
Le nostre macchine stazionarie sono molto simili a quelle airworth, da cui derivano.
Naturalmente non hanno fan.
Un trent da 50Mw spinge la Queen Mary (in realtà funziona a punto fisso da alternatore e aliimenta un motore elettrico)
Non mi sono mai intressato a impianti di produzione di potenza, ma grossomodo le differenze delle geometrie palari sono minime.
Ci sono differenze nei combustori, perchè la normativa di emissione di un impianto fisso e più restrittiva di quella per un aereo.
Altra differenza è che la potenza viene scaricata su un albero; con conseguente riduttore verso l'alternatore e i problemi di efficienza che ne derivano.
A terra si usano le IGV (inlet guide vanes) a geometria variabile prima del compressore per variare il carico della macchina.
Anche l'anti surge system è di tipo diverso e un po' più generoso come dimensioni dei condotti.
Figura esplicativa:

In sostanza è lo stesso motore, ma con qualche gingillo in più.

ciao

PS prossima volta...http://www.rolls-royce.com/energy/default.jsp

[beluga]

Ma i pesi variano (la macchina stazionaria non dovrebbe avere limitazioni di peso?

Ed il numero di giri?

Per quanto riguarda i combustori, oltre alla questione delle emissioni, cambiano anche per il fatto che il combustibile può essere il metano anzichè il jet fuel?

Infine, una macchina stazionaria non ha le prese di aria di servizio (definizione da me creata, per identificare l'aria per pressurizzazione cabina, sistemi antighiaccio, ecc...) che sono presenti un motore aeronautico


PS: guarda che sono permaloso

[beluga]

Ah...il sito RR è mooooooolto più bello!
Però la Nuovo Pignone ce l'ho a poche decine di chilometri da casa!

[beluga]

E un'ulteriore domanda:
pur potendo variare il carico, i motori stazionari non sono soggetti a repentine variazioni di regime , che contraddistinguono invece i motori aeronautici (mi ricordo di aver letto in uno dei tuoi post che le variazioni di regime non vengono digerite bene dalle palette).
Tutto questo si traduce in una maggiore durata del motore?

[Black Magic]

Ma i pesi variano (la macchina stazionaria non dovrebbe avere limitazioni di peso?

Onestamente non so; a occhio mi sembrano più pesanti le stazionarie di quelle aeree.

Ed il numero di giri?

Il riduttore deve dare sempre i giri costanti necessari all'alternatore per produrre corrente a 50Hz (60Hz in USA).
La turbomacchina puo' variare i giri entro un certo range e ci sono anche soluzioni impiantistiche per fare in modo di ovviare a questo limite.
Io non ne so molto; dudullo è esperto in materia e spero che veda la discussione.

Per quanto riguarda i combustori, oltre alla questione delle emissioni, cambiano anche per il fatto che il combustibile può essere il metano anzichè il jet fuel?

Ovviamente sì.

Infine, una macchina stazionaria non ha le prese di aria di servizio (definizione da me creata, per identificare l'aria per pressurizzazione cabina, sistemi antighiaccio, ecc...) che sono presenti un motore aeronautico

Non mi sembra abbiano spillamenti, ma aspetterei dodullo per conferme o smentite.

pur potendo variare il carico, i motori stazionari non sono soggetti a repentine variazioni di regime , che contraddistinguono invece i motori aeronautici (mi ricordo di aver letto in uno dei tuoi post che le variazioni di regime non vengono digerite bene dalle palette).
Tutto questo si traduce in una maggiore durata del motore?

Non a caso vengono chiamati "heavy duty turbogroups"

[beluga]

Grazie!

[Otaku]

Ma perchè nelle turbine terrestri non c'è il fan?
Oppure, rovesciando la domanda, perchè i motori da aereo ce l'hanno?

[Black Magic]

Ma perchè nelle turbine terrestri non c'è il fan?
Oppure, rovesciando la domanda, perchè i motori da aereo ce l'hanno?

Perchè il fan serve ad accelerare il flusso di bypass e produrre spinta.
Agli impianti a terra non serve spinta, ma momento torcente all'albero.

[Ro60]

Perchè il fan,oltre ad effettuare una prima compressione dell'aria per gli stadi successivi, funge da propeller.

Infatti il fan viene trascinato da uno stadio apposito della turbina, se non sbaglio L.P., mentre gli altri stadi di uscita sono collegati tramite altro albero agli altri stadi di compressione.

Nei turbogas terrestri i fans (non quelli di Vasco), non dovendo fungere da propulsori, non avrebbero alcun scopo.

[Ro60]

Oopss, scusa Black...

[Otaku]

Aaaaaaahhhh! Obliavo...
Afferro: il fan enorme serve [EDIT: anche] ad alimentare l'ugello anulare (che spara aria compressa).
Scusate, mi ero fissato solo sull'alimentazione e non sulla funzione propulsiva.
Grazie grazie!

[Ospite]

Le installazioni fisse durano di più anche perchè funzionano sì per molto tempo ma in maniera continua, con pochi cicli nella loro vita. Rispetto ad un motore aeronautico, sottoposto a moltissimi cicli di avviamento-spegnimento, subiscono minori stress.

Paolo

[Ospite]

.....ad alimentare l'ugello anulare (che spara aria compressa).

Sarei abbastanza critico sull'affermazione tra parentesi......

Paolo

[A380]

Scusate se mi intrometto: avevo sentito dire che il ventilatore serviva per rallentare la massa d'aria in ingresso. Che ci azzecca con l'aumento di pressione? Scusatemi,ma non ho capito.

[Black Magic]

Scusate se mi intrometto: avevo sentito dire che il ventilatore serviva per rallentare la massa d'aria in ingresso. Che ci azzecca con l'aumento di pressione? Scusatemi,ma non ho capito.

Non bisogna credere a tutto ciò che si sente dire...

[A380]

Scusate se mi intrometto: avevo sentito dire che il ventilatore serviva per rallentare la massa d'aria in ingresso. Che ci azzecca con l'aumento di pressione? Scusatemi,ma non ho capito.

Non bisogna credere a tutto ciò che si sente dire...

Vero! Infatti ho posto la domanda agli esperti del forum. Ma forse è meglio che mi guardo lo schema di JT8D...

[lucax1x]

Ci sono differenze nei combustori, perchè la normativa di emissione di un impianto fisso e più restrittiva di quella per un aereo.
Altra differenza è che la potenza viene scaricata su un albero; con conseguente riduttore verso l'alternatore e i problemi di efficienza che ne derivano.


Esattamente...ma nel caso di alternatori non è che ci siano tutti sti problemi di efficienza anche perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

[Ospite]

perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

Nemmeno su un aereo il generatore ruota alla stessa velocità dell'albero N2.

[lucax1x]

Nemmeno su un aereo il generatore ruota alla stessa velocità dell'albero N2.
[/quote]

E VABBè CHE PIGNOLERIA...

[Ospite]

E VABBè CHE PIGNOLERIA...

.................e me ne vanto!!!!

[Black Magic]

Esattamente...ma nel caso di alternatori non è che ci siano tutti sti problemi di efficienza anche perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

Beh, non sono molto d'accordo.
Il fatto che non ruoti in fase con il gruppo turbina dà eccome problemi di efficienza.
Un alternatore sincrono bipolare, da produzione di potenza elettrica, deve girare costantemente a 3600 rpm (per i 60Hz).
Il gruppo di LP a cui è calettato gira tra i 12000 e 16000 rpm, a seconda del carico.
Percio' serve un riduttore.

I riduttori meccanici sono caratterizzati da prestazioni molto basse, anche i più sofisticati. E i rendimenti sono proporzionali alle potenze in gioco, che più aumentano, più penalizzano l'accoppiamento meccanico-elettrico.

Sono stati studiati alcuni alternatori che lavorano ad alta frequenza, ma per il poco che conosco il problema, hanno solo applicazioni su potenze molto inferiori alle decine di MW di un heavy duty.
http://stinet.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc ... tTRDoc.pdf

[lucax1x]

Esattamente...ma nel caso di alternatori non è che ci siano tutti sti problemi di efficienza anche perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

Beh, non sono molto d'accordo.
Il fatto che non ruoti in fase con il gruppo turbina dà eccome problemi di efficienza.
Un alternatore sincrono bipolare, da produzione di potenza elettrica, deve girare costantemente a 3600 rpm (per i 60Hz).
Il gruppo di LP a cui è calettato gira tra i 12000 e 16000 rpm, a seconda del carico.
Percio' serve un riduttore.

I riduttori meccanici sono caratterizzati da prestazioni molto basse, anche i più sofisticati. E i rendimenti sono proporzionali alle potenze in gioco, che più aumentano, più penalizzano l'accoppiamento meccanico-elettrico.

Sono stati studiati alcuni alternatori che lavorano ad alta frequenza, ma per il poco che conosco il problema, hanno solo applicazioni su potenze molto inferiori alle decine di MW di un heavy duty.

Tutto ok, è vero che li c'è il riduttore e sono concentrate la maggior parte delle perdite però il rendimento del gruppo è comunque elevato e ripsetto a quanto può accadere in campo aeronautico.

[Black Magic]

il rendimento del gruppo è comunque elevato e rispetto a quanto può accadere in campo aeronautico.

Ci eravamo capiti male.
Io parlavo di rendimento globale, quello termodinamico è maggiore, come dici tu.

ciao

[Ospite]

perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

Anche gli alternatori per uso aeronautico vengono azionati tramite l'interposizione di un CSD, che mantiene costante la loro velocità

Scusate se mi intrometto: avevo sentito dire che il ventilatore serviva per rallentare la massa d'aria in ingresso. Che ci azzecca con l'aumento di pressione? Scusatemi,ma non ho capito

Hai sentito dire una cosa errata E comunque è errato anche dire che dall'ugello esce aria compressa, come qualcuno più sopra aveva detto.

Paolo

[Otaku]

perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

Anche gli alternatori per uso aeronautico vengono azionati tramite l'interposizione di un CSD, che mantiene costante la loro velocità

Scusate se mi intrometto: avevo sentito dire che il ventilatore serviva per rallentare la massa d'aria in ingresso. Che ci azzecca con l'aumento di pressione? Scusatemi,ma non ho capito

Hai sentito dire una cosa errata E comunque è errato anche dire che dall'ugello esce aria compressa, come qualcuno più sopra aveva detto.

Paolo

...Cioè esce ad alta velocità e bassa pressione???

[A380]

perchè l'alternatore non ruoterà mai alla velocità di una turbina a gas...a meno che non siano alternatori per uso aeronautico.

Anche gli alternatori per uso aeronautico vengono azionati tramite l'interposizione di un CSD, che mantiene costante la loro velocità

Scusate se mi intrometto: avevo sentito dire che il ventilatore serviva per rallentare la massa d'aria in ingresso. Che ci azzecca con l'aumento di pressione? Scusatemi,ma non ho capito

Hai sentito dire una cosa errata E comunque è errato anche dire che dall'ugello esce aria compressa, come qualcuno più sopra aveva detto.

Paolo

...Cioè esce ad alta velocità e bassa pressione???

Ringrazio Paolo per la risposta gentile. Bè, per l'ultima affermazione, in effetti quello che importa per la reazione è la quantità di massa espulsa e non la pressione con cui questa esce, anche se credo che la pressione non sia poi così bassa, in realtà.

[Black Magic]

In realtà è abbastanza modesta; il rapporto di compressione di stadio completo raramente supera 1.2, quello di un fan è molto minore.
La sezione statorica a valle del fan, infatti, non è conformata per conferire al flusso un incremento di entalpia sotto forma di pressione, ma la sua funzione è di stabilizzare il flusso vorticoso e presentarlo "as steady as possible" al nozzle.
Il ruolo del fan non è quella di aumentare il contenuto energetico in pressione del flusso (ruolo che avranno gli stadi interni), ma accelerarlo e basta.
Questo se vediamo la sovrappressione solo in componente statica, come è d'uso fare nella turbomacchinistica.

[A380]

Davvero solo 1,2? Pensavo un po' di più.

Credere è più facile che pensare

[Nicolino]

Solo i centrifughi riesono a dare dei rapporti di compressione maggiori, ecco perchè vengono utilizzati su motori che necessariamente dovranno essere compatti ed avere prevalenze accettabili. Il Fan ha la funzione di aumentare il rendimento di spinta, effettivamente non deve realizzare elevati rapporti di compressione.

[Ospite]

Davvero solo 1,2? Pensavo un po' di più.

Credere è più facile che pensare

Eh sì, come ti è stato già ottimamente specificato nei post appena sopra, il compito del fan, semplificando, non è tanto comprimere ma accelerare. Anche il singolo stadio di compressione di un compressore assiale comunque, preso singolarmente, non da rapporti di compressione elevati, infatti gli stadi di compressione sono sempre molti.

Paolo

[A380]

Grazie a tutti e due. Dalle poche nozioni di termodinamica che conosco, se non ci sono camere variabili (come invece ci sono nel motore a ciclo otto) l'unica maniera per intervenire sul prodotto P x V (pressione per volume) è quello di aumentare la temperatura, cosa che di fatto è sfruttata nei motori a reazione con una combustione = K (costante) e non "immediata" come nel ciclo otto. Per questo la pressione dovrebbe tendere ad aumentare. In effetti lo fa, anche se di poco. Alla fine ciò che conta è la quantità di massa espulsa nell'unità di tempo, che provoca la reazione con una manifestazione di spinta in avanti. Del resto se la pressione fosse altissima non si potrebbero sviluppare fiamme così lunghe in caso di stallo del compressore, per esempio. Credo di aver capito. Vi ringrazio ancora.

[Nicolino]

Per questo la pressione dovrebbe tendere ad aumentare. In effetti lo fa, anche se di poco.

Parli della pressione per ogni singolo stadio assiale o centrifugo che sia o della pressione in camera di combustione?
A rigore la reazione in camera di combustione è isobara.

[Nicolino]

Anche se poi vi sono perdite di carico. I rendimenti delle camere di combustione, comunque, sono tra i più elevati nelle turbomacchine.

[Black Magic]

Per visualizzare l'argomento; un bello spaccato del gruppo Fan-compressore di un RB211-22B (il papà del Trent).
Le parti in colore sono rotanti.
Fonte: Rolls-Royce RB211 Technical handbook.