Turbomàchina

Artìculu in LSC

Sas turbomàchinas in ingegneria mecànica sunt màchinas chi iscàmbiant energia intre unu rotore e unu flùidu. Mentras in sas turbinas su rotore pigat s’energia dae su flùidu, in sos compressore est su rotore chi dait energia a su flùidu. Totarduos custos tipos de màchina traballant suta de sa sigunda lege de su moto de Newton, e de sa ecuatzione pro cumpressores e turbinas de Eulero. Fintzas sas pompas tzentrìfugas sunt màchinas chi traballant cun s’iscàmbiu de energia intre rotore e flùidu, ue su flùidu cunsistet in custu casu in unu lìcuidu, mentras in sas turbinas e cumpressores a s’ispissu si traballat cun unu flùidu in s’istadu de gas.

Esempru de turbomàchina

Classificatzione

In generale sas turbomàchinas sunt abertas e serradas. Sos propulsores, sas molas a bentu e sos bentiladores chene carrazamentu traballant cun una istèrrida infinida de flùidu, cando chi sas turbinas traballant cun una istèrrida finida de flùidu, ca colat prima in tubos. Sas turbomàchinas sunt fintzas classificadas segundu sa diretzione de su flussu. Cussas chi tenent su flussu parallelu a s’asse de rotatzione de su rotore si narant assiales, cussas ue sa diretzione de su flussu est perpendiculare a s’asse de rotatzione de su rotore si narant tzentrìfugas (sa diretzione est parallela a su raju de rotatzione). Un’àtera categoria est cussas de sas màchinas cun flussu a misturu, ue cumparint totarduos su cumponente assiale e cussu normale (de sa velotzidade de su flùidu intrante). Sas turbomàchinas sunt fintzas classificadas a sigunda chi surbant energia pro artziare sa pressione de su flùidu (comente sos compressores), o chi surbant energia dae su flùidu reduende sa pressione e artziande sa velotzidade cun aumentu de s’istèrrida de su gas (comente sas turbinas). Bi sunt medas aplicatziones interessantes chi includent cumpressores, bentiladores e turbinas, comente in su motore de unu aeroplanu.

Definitzione de atòliu

Atòliu de sas turbinas

Sas turbinas sunt pessadas pro cunvertire energia de unu flùidu in movimentu in traballu mecànicu ùtile mandadu a s’àrvore de essida. S’atòliu de custu protzessu $\eta _{0}$, atòliu totale, est interessante meda. Est definidu comente

$\eta _{0}={\frac {\mbox{energia mecànica disponìbile a s’essida, in s’unidade de tempus}}{\mbox{diferèntzia màssima de energia possìbile pro su flùidu, in s’unidade de tempus}}}$

Su motivu pro su cale $\eta _{0}$no est uguale a unu, e est a narrere, su motivu pro su cale custos duos valore de energia chi definint s’atòliu non sunt uguales, est ca intre su rotore de sa turbina e s’àrvore a s’essida b’at pèrdidas mecànicas, causadas dae frigamentu de sos cumponentes mecànicos. S'entidade de custas pèrdidas no est fàtzile de istimare, ca dipendet meda dae sa geometria de sa turbina, chi vàriat dae s’una a s’àtera. In manera zenerale, pro turbinas minores custas pèrdidas podent èssere de su 5% de s’energia totale, mentras podet falare fintzas a s’1% pro turbinas mannas.

S’atòliu isentròpicu (fintzas nadu idràulicu), est

$\eta _{h}={\frac {\mbox{energia mecànica dada a su rotore, in s’unidade de tempus}}{\mbox{diferèntzia màssima de energia possìbile pro su flùidu, in s’unidade de tempus}}}$

Tando s’atòliu mecànicu est sa resone de s’atòliu totale e s’atòliu idràulicu

$\eta _{m}={\frac {\eta _{0}}{\eta _{h}}}$

Pro unu càmbiu de istadu creschente intre una turbomàchina, cun s’ecuatzione pro su flussu contìnuu e sa sigunda lege de sa termodinàmica s’arribat a definire su traballu disponibile a s’essida, pro unu protzessu adiabàticu e reversìbile, comente

${\dot {W}}x_{\mbox{max}}={\dot {m}}[(h_{01}-h_{02s})+g(z_{1}-z_{2})]$

in sa diferentzia de entalpia cumparit una s ca su protzessu dae 1 a 2 est isentròpicu.

Cando s’energia cinètica in s’essida est impreada, s’atòliu de sa turbina si narat static-to-static e podet èssere definidu comente

$\eta _{tt}={\frac {(h_{01}-h_{02})}{(h_{01}-h_{02s})}}={\frac {E_{r}}{E_{s}}}$

Atòliu de sos cumpressores

Sas cunsideratziones fatas pro sas turbinas tenent aplicatzione fintzas in s’allichidimentu de s’atòliu de sos cumpressores. Difatis, in manera simpre, si podet cunsiderare unu cumpressore comente s’imbesse de una turbina. Su cuntzetu est chi sa turbina produit energia ùtile surbende energia dae su flùidu, mentras su cumpressore dait energia a su flùidu surbende energia ùtile. Definimus s’atòliu a s’imbesse de s’atòliu de sa turbina, comente

$\eta _{tt}={\frac {(h_{02s}-h_{01})}{(h_{02}-h_{01})}}={\frac {E_{s}}{E_{r}}}$

Cuntzetos basicos

Triàngulu de velotzidade

Triàngulu de sas velotzidades

Faeddende de triàngulu de velotzidade nos·si referit a unu triàngulu formadu dae tres vetores, chi sunt:

• Sa velotzidade assoluta de su flùidu ${\overrightarrow {C}}$
• Sa velotzidade relativa de su flùidu respetu a su rotore ${\overrightarrow {W}}$
• Sa velotzidade liniare de su rotore ${\overrightarrow {U}}$

Custos vetores sunt relatzionados dae sa summa:

${\overrightarrow {C}}={\overrightarrow {W}}+{\overrightarrow {U}}$

Sa cumprensione de custos vetores nos permitit de tènnere un idea de sa lìnia de flussu de su flùidu intro su rotore e s’istadore.