Turbine a gas industriali ed aeronautiche

Conclusioni

Diminuire la temperatura in ingresso mantenendo lo stesso valore di temperatura massima permette di aumentare il numero di giri ridotto del compressore e di conseguenza anche la portata ridotta del compressore e il rapporto di compressione. La turbina quindi avrà un maggiore rapporto di espansione accompagnato da un aumento di portata ridotta in quanto ora ho più fluido da elaborare nella macchina. In conclusione, aumento il lavoro specifico e quindi anche la potenza erogata. In termini di rendimento ho anche un aumento di combustibile e quindi è da valutare un possibile guadagno in termini di dispendio energetico.

Se Tamb diminuisce troppo, il matching sarà a portate sempre maggiori, portate per le quali ci si avvicina alle condizioni di stallo. L'alternativa per tenere sotto controllo la macchina è abbassare la Tmax, abbassando la resa ad allontanarmi dalla linea di stallo nonostante la curva del compressore si sia alzata; questo

perché diminuendo Tmax ho abbassato la curva della turbina. Oltre alla linea di stallo, devo stare attento anche alla portata di choking, aumentando la portata anche in turbina e lavorando nelle zone di funzionamento elevate in portata e beta, è un attimo andare in choking. Ciò può succedere ed è difficile da rimediare all'istante poiché la variazione di portata nella turbina è molto inferiore rispetto a quella del compressore e la curva caratteristica è pressoché verticale. Quindi, se sono in condizioni di choking, abbassare la Tmax è di sicuro necessario ma non ottengo il risultato sperato sia lato turbina (poca variazione di portata), sia lato compressore (con un sigma T al choking, le curve C e T sono praticamente parallele) perché non riesco ad ottenere un adeguato allontanamento dallo stallo. Se invece non sono in condizioni di choking allora un abbassamento della Tmax risulterà più

incisivo.Quando fa più freddo la macchina ha un beta maggiore, più portata, più potenza e più rendimento. Rispetto alle condizioni ISO di progetto (15°C, 1 atm) riesco a fare 5-10 MW in più, riesco a fatturare molto di più. Nei grafici sopra si nota come al variare della temperatura riesco ad ottenere prestazioni migliori. Con 5 gradi di guadagno il 10% in più di quello che avrei fatto a 15 gradi. Pensare di far funzionare la macchina in ambienti sempre più freddi non è la soluzione adatta, sotto determinate temperature le caratteristiche meccaniche dei componenti sono inferiori, di sicuro saranno più fragili; e nel caso non fossimo ancora allo stallo del compressore o al choking della turbina, avrei velocità rotazionali estremamente elevate che andrebbero a creare forti sollecitazioni ai cuscinetti e ai giunti. Sorti opposte accadono se la temperatura ambiente aumenta, le curve si sposteranno a sinistra,

INLET AIR CONDITIONING

Recentemente sono stati sviluppati sistemi per mantenere circa costante la temperatura all'ingresso del compressore, le strade seguite sono: un ciclo frigorifero nel caso di aria troppo calda (macchina frigorifera o ciclo ad assorbimento) che lavora fra gli ambienti di temperatura in uscita e di ingresso (vuol dire cedere calore a temperature troppo elevate), ciò accade in impianti cogenerativi o combinati dove le temperature di scarico sono migliori per poter applicare un ciclo frigorifero (non troppo elevate); oppure si ricorre all'iniezione di acqua nell'aria, attraverso un'umidificazione adiabatica raffreddo l'aria (l'acqua assorbe calore dall'aria per poter evaporare) aumentando l'umidità, (ricordiamo che la temperatura porta variazioni positive del 20%, l'umidità negative dello

maggiore di quella a regime perché la macchina è ancora fredda, a regime sarà leggermente inferiore.

Negli aerei il motore di lancio aziona un motore fino al momento dell'ignizione. Questo motore di avviamento (APU) sostiene solo un motore, quando questo è pronto all'ignizione viene spento l'APU e sarà il motore, una volta pronto, ad accendere gli altri.

GT OPERABILITY

Le GT sono spesso utilizzate in condizioni variabili rispetto a quelle di progetto non solo a causa delle condizioni ambiente, ma anche per soddisfare un picco di richieste o per modulare la produzione nei momenti di bassa richiesta. Nelle SS questo accade mantenendo sempre la stessa velocità rotazionale essendo principalmente electrical drive, nelle DS invece ho la possibilità di avere variazioni del carico (mechanical drive) solamente lavorando sull'albero di bassa. La capacità di una turbina di lavorare ai carichi parziali è necessaria in

Questo periodo, visto il crescere dell'utilizzo delle FER e allo stesso tempo il crescere della quantità di energie che in vari momenti nell'arco delle giornate non è disponibile. Le GT sono costrette ad essere tenute sempre accese e a lavorare ai carichi parziali per poter colmare tutti i vuoti lasciati dalle FER. È questo il motivo per cui stanno aumentando le bollette, richiedere energia "al pezzo" costa di più che chiederla interamente. La GT basta accenderla e fa tutto da sola senza bisogno di manutenzione o controlli. Lavorando ai carichi parziali è necessario un costante controllo per aggiustare il suo funzionamento (più dispendiosa).

Quali sono le operazioni possibili?

• FAR Fuel Air Ratio, regolo la quantità di combustibile
• IGV modifico la posizione degli statori del compressore andando a modificare portata e rapporto di compressione
• CMB Compressor Mass Bleeding apro delle valvole nel compressore

E perdo portata: utili in fase di avviamento e per controllare lo stallo•

OMR Outlet Mass Recirculation prendo l'aria compressa e la riporto all'ingresso. L'aria arriva però a temperatura elevata peggiorando le prestazioni.