Corso di Sistemi Energetici a.a TURBINE A GAS

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1 Corso di Sistemi Energetici a.a TURBINE A GAS Prof. Ing. Giorgio Cau Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Università di Cagliari

2 Ciclo ideale di JOULE (James P. Joule, U.K., ) o di BRAYTON (George Brayton, U.S., )

3 Potenze e rendimenti Turbine a gas industriali Potenze fino a circa 350 MW Rendimenti da 28-30% fino a 38-45% Turbine a gas di derivazione aeronautica Potenze da MW a circa 100 MW Rendimenti 35-45% Micro-turbine a gas Potenze da kw a kw (50 kw) Rendimenti 30-35%

4 SEZIONE DI TURBINA A GAS

5 SEZIONE DI TURBINA A GAS

6 PROPULSORE ROLLS-ROYCE TRENT

7 PROPULSORI AD ALTO E BASSO RAPPORTO DI BY-PASS

8 SEZIONE SCHEMATICA PROPULSORE TRENT

9

10 PALETTATURE DI COMPRESSORE

11 ROTORE DI COMPRESSORE HP

12 SEZIONE SCHEMATICA DI COMBUSTORE

13 COMBUSTORE

14 COMBUSTORE

15 CAMERE DI COMBUSTIONE

16 CAMERE DI COMBUSTIONE

17

18 PALETTATURE DI TURBINA

19 Evoluzione delle temperature nelle turbine a gas

20 T(20 + log 10 t r )= f( )

21 Materiali delle palettature per turbine a gas Materiale B C Al Ti Cr Fe Co Ni Nb Mo W Ta GTD ,12 3,1 4,5 12, ,0 bal --- 2,0 3,8 4,0 GTD ,10 1,2 2,3 22, ,0 bal ,0 0,1 Inconel 738 0,01 0,10 3,5 3,5 16, ,5 bal 0,8 1,7 2,6 1,7 Udimet 520 0,005 0,05 2,0 3,0 19, ,0 bal --- 6,0 1,0 --- Udimet 710 0,02 0,07 2,5 5,0 18,0 0,5 14,7 bal --- 3,0 1,5 --- FSX 414 0,01 0, ,0 1,0 bal 10, ,0 ---

22 Sistema raffreddamento ugelli 1 stadio turbina

23 Palettature statoriche (ugelli primo stadio)

24 SISTEMA RAFFREDDAMENTO PALE STATORICHE

25 Palettature rotoriche

26

27 Turbina a gas GE-MS6001C (45 MW)

28 Turbina a gas GE-MS9001FB (270 MW)

29 Turbina a gas GE-LM6000 (42 MW) Aeroderivata dal propulsore CF6-80-C2

30 Turbina a gas GE-LM6000-PH

31 Rolls Royce Trent 900 (Airbus 380)

32

33 Turbina a gas GE-LMS100 (100 MW)

34 Turbina a gas GE-LMS100 (100 MW)

35 IMPIANTO GE-LMS100

36 Cicli con interrefrigerazione e ricombustione

37 Turbina a gas ABB-GT24/26 con combustione sequenziale

38 Turbina a gas ABB-GT24/26 con combustione sequenziale

39 MODELLO GE-MS6001C Potenza 45,4 MW Consumo specifico kj/kwh Rendimento 0,366 Rapporto compressione 19,6 Portata gas 122 kg/s Temp. gas ingresso turbina C Temp. Gas uscita turbina 581 C MODELLO GE-LM6000 Potenza 42 MW Consumo specifico kj/kwh Rendimento 0,42 Rapporto compressione 30 Portata gas 124 kg/s Temp. gas ingresso turbina C Temp. Gas uscita turbina 456 C MODELLO GE-LMS100 Potenza 98 MW Consumo specifico kj/kwh Rendimento 0,45 Rapporto compressione 42 Portata gas 205 kg/s Temp. gas ingresso turbina C (?) Temp. Gas uscita turbina 417 C MODELLO GE-MS9001FB Potenza 270 MW Consumo specifico kj/kwh Rendimento 0,369 Rapporto compressione 18,5 Portata gas 641 kg/s Temp. gas ingresso turbina C Temp. Gas uscita turbina 602 C MODELLO RR TRENT 900 Potenza equivalente MW Massa kg Lunghezza 4,55 m Diametro Fan 2,95 m Rapporto di bypass 8,5 Portata aria kg/s MODELLO ABB-GT24/26 Potenza 165/240 MW Consumo specifico kj/kwh Rendimento 0,375 Rapporto compressione 30 Portata gas 376/542 kg/s Temp. gas ingresso turbina C Temp. Gas uscita turbina 610 C

40 CARATTERISTICHE DI ALCUNI MODELLI DI TURBINE A GAS MODELLO ANNO P (MW) ETA BETA Mg Tout LxTxH (kg/s) ( C) (m) FIAT 701F x5.1x5.6 Ansaldo V94.3A x6.1x7.5 Siemens V94.3A x6.1x7.5 GE PG9171(E) x23.5x12.0 GE PG9231 (EC) x16.0x14.0 GE PG9351 (FA) x7.5x15.0 MHI M701G , x6.2x6.2 ABB-GT x5.0x5.5 GE LM6000-PC x2.1x2.1 R.R. Trent x4.1x4.1 Centrax CX501-KB x2.7x3.0 Centrax CX501-KN x2.7x3.0 Centrax CX501-KH x2.7x3.0 GE LM1600-PA x2.4x2.1 GE LM1600-PB STIG x2.4x2.1 GE LM2500-PE x2.1x2.1 GE LM2500-PH STIG x2.4x2.1

41 MICROTURBINE A GAS

42 Turbina a gas per autotrazione Garrett

43 Rotore compressore-turbina

44 Girante di compressore radiale

45 Schema impiantistico di microturbina a gas

46 Schema impiantistico di microturbina a gas

47 Microturbine a gas Ingersoll-Rand

48 Microturbine a gas Capstone

49 Microturbina a gas Capstone

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