Corso di Sistemi Energetici a.a. 2015-2016 TURBINE A GAS Prof. Ing. Giorgio Cau Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali Università di Cagliari
Ciclo ideale di JOULE (James P. Joule, U.K., 1818-1889) o di BRAYTON (George Brayton, U.S., 1830-1892)
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 10-15 MW a circa 100 MW Rendimenti 35-45% Micro-turbine a gas Potenze da 10-15 kw a 100-150 kw (50 kw) Rendimenti 30-35%
SEZIONE DI TURBINA A GAS
SEZIONE DI TURBINA A GAS
PROPULSORE ROLLS-ROYCE TRENT
PROPULSORI AD ALTO E BASSO RAPPORTO DI BY-PASS
SEZIONE SCHEMATICA PROPULSORE TRENT
PALETTATURE DI COMPRESSORE
ROTORE DI COMPRESSORE HP
SEZIONE SCHEMATICA DI COMBUSTORE
COMBUSTORE
COMBUSTORE
CAMERE DI COMBUSTIONE
CAMERE DI COMBUSTIONE
PALETTATURE DI TURBINA
Evoluzione delle temperature nelle turbine a gas
T(20 + log 10 t r )= f( )
Materiali delle palettature per turbine a gas Materiale B C Al Ti Cr Fe Co Ni Nb Mo W Ta GTD 111 --- 0,12 3,1 4,5 12,5 --- 9,0 bal --- 2,0 3,8 4,0 GTD 222 --- 0,10 1,2 2,3 22,5 --- 19,0 bal --- --- 2,0 0,1 Inconel 738 0,01 0,10 3,5 3,5 16,0 --- 8,5 bal 0,8 1,7 2,6 1,7 Udimet 520 0,005 0,05 2,0 3,0 19,0 --- 12,0 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 0,25 --- --- 29,0 1,0 bal 10,0 --- --- 7,0 ---
Sistema raffreddamento ugelli 1 stadio turbina
Palettature statoriche (ugelli primo stadio)
SISTEMA RAFFREDDAMENTO PALE STATORICHE
Palettature rotoriche
Turbina a gas GE-MS6001C (45 MW)
Turbina a gas GE-MS9001FB (270 MW)
Turbina a gas GE-LM6000 (42 MW) Aeroderivata dal propulsore CF6-80-C2
Turbina a gas GE-LM6000-PH
Rolls Royce Trent 900 (Airbus 380)
Turbina a gas GE-LMS100 (100 MW)
Turbina a gas GE-LMS100 (100 MW)
IMPIANTO GE-LMS100
Cicli con interrefrigerazione e ricombustione
Turbina a gas ABB-GT24/26 con combustione sequenziale
Turbina a gas ABB-GT24/26 con combustione sequenziale
MODELLO GE-MS6001C Potenza 45,4 MW Consumo specifico 9.830 kj/kwh Rendimento 0,366 Rapporto compressione 19,6 Portata gas 122 kg/s Temp. gas ingresso turbina 1.315 C Temp. Gas uscita turbina 581 C MODELLO GE-LM6000 Potenza 42 MW Consumo specifico 8.571 kj/kwh Rendimento 0,42 Rapporto compressione 30 Portata gas 124 kg/s Temp. gas ingresso turbina 1.270 C Temp. Gas uscita turbina 456 C MODELLO GE-LMS100 Potenza 98 MW Consumo specifico 8.000 kj/kwh Rendimento 0,45 Rapporto compressione 42 Portata gas 205 kg/s Temp. gas ingresso turbina 1.315 C (?) Temp. Gas uscita turbina 417 C MODELLO GE-MS9001FB Potenza 270 MW Consumo specifico 9.757 kj/kwh Rendimento 0,369 Rapporto compressione 18,5 Portata gas 641 kg/s Temp. gas ingresso turbina 1.370 C Temp. Gas uscita turbina 602 C MODELLO RR TRENT 900 Potenza equivalente 45-50 MW Massa 6.440 kg Lunghezza 4,55 m Diametro Fan 2,95 m Rapporto di bypass 8,5 Portata aria 1.225 kg/s MODELLO ABB-GT24/26 Potenza 165/240 MW Consumo specifico 9.600 kj/kwh Rendimento 0,375 Rapporto compressione 30 Portata gas 376/542 kg/s Temp. gas ingresso turbina 1.200 C Temp. Gas uscita turbina 610 C
CARATTERISTICHE DI ALCUNI MODELLI DI TURBINE A GAS MODELLO ANNO P (MW) ETA BETA Mg Tout LxTxH (kg/s) ( C) (m) FIAT 701F 1992 260 0.373 9.4 656 578 16.9x5.1x5.6 Ansaldo V94.3A 1995 255 0.385 17 640 577 12.5x6.1x7.5 Siemens V94.3A 1995 258 0.384 17 634 568 12.5x6.1x7.5 GE PG9171(E) 1987 123.4 0.338 12.3 404 538 35.0x23.5x12.0 GE PG9231 (EC) 1994 169.2 0.349 14.2 507 558 41.0x16.0x14.0 GE PG9351 (FA) 1996 255.6 0.369 15.4 624 609 34.0x7.5x15.0 MHI M701G 1997 334 0,395 21 737 587 18.2x6.2x6.2 ABB-GT26 1994 265 0.384 30 562 640 12.3x5.0x5.5 GE LM6000-PC 1997 43.4 0.413 29.4 127 450 5.0x2.1x2.1 R.R. Trent 1996 51.2 0.416 35 159 427 25.3x4.1x4.1 Centrax CX501-KB5 1992 3.84 0.286 10.2 15.7 550 9.0x2.7x3.0 Centrax CX501-KN5 1992 4.45 0.307 10.7 16.4 550 9.0x2.7x3.0 Centrax CX501-KH5 1992 6.35 0.399 12.3 18.4 522 9.0x2.7x3.0 GE LM1600-PA 1989 13.75 0.355 21.5 31.4 488 4.6x2.4x2.1 GE LM1600-PB STIG 1991 16.90 0.396 25.1 35.4 470 4.6x2.4x2.1 GE LM2500-PE 1973 22.8 0.368 18.8 68.9 523 6.4x2.1x2.1 GE LM2500-PH STIG 1986 28.06 0.410 20.2 75.8 497 6.4x2.4x2.1
MICROTURBINE A GAS
Turbina a gas per autotrazione Garrett
Rotore compressore-turbina
Girante di compressore radiale
Schema impiantistico di microturbina a gas
Schema impiantistico di microturbina a gas
Microturbine a gas Ingersoll-Rand
Microturbine a gas Capstone
Microturbina a gas Capstone