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Cap.14 –Principi di funzionamento delle macchine a fluido
Confronto tra le prestazioni delle turbine ad azione e reazione
Dalle relazioni precedenti risulta che
• A parità di angolo α 1 la turbina a reazione ha rendimento di stadio maggiore: v.
Eqq.(14.47) e (14.35).
• A parità di salto entalpico totale e di angolo α 1 , la turbina a reazione gira ad una velocità
periferica superiore, v. Eqq. (14.37) e (14.47).
• A parità di velocità periferica e di angolo α 1 , in forza delle stesse equazioni del punto
precedente, la turbina ad azione consente di smaltire un salto entalpico doppio di quella a
reazione.
ESEMPIO 14-2 – Salto entalpico in una turbina monostadio
Si consideri una turbina assiale monostadio con angolo di uscita dalla distributore α = 15° e
velocità periferica di rotazione u = 300 m/s. Determinare la velocità assoluta di ingresso nel
rotore, c 1 , ed il salto entalpico nella turbina a) nel caso la turbina sia ad azione b) nel caso la
turbina sia a reazione con grado di reazione R = 0.5.
Caso a) – turbina ad azione
Con i valori assegnati di α 1 ed u, ricaviamo il valore massimo di c 1 invertendo la (14.30)
2 u 600
c
1
= = = 621 m/s
cosα
0.97
1
In base alla (14.36), questo corrisponde ad un Δh smaltibile di
2
c1
Δ h = hr
,0
− h2
= = = 193 kJ/kg,
2
Caso b) – turbina a reazione
In questo caso, ricaviamo il valore massimo di c 1 invertendo la (14.41)
u 300
c
1
= = = 311 m/s
cosα
0.97
1
In base alla (14.46), questo corrisponde ad un Δh smaltibile di
Δ h = h − h = c = 96 kJ/kg,
2
r,0 2 1
In entrambi i casi, il Δh smaltibile è molto inferiore al salto entalpico che si ha normalmente
in una turbina a vapore (oltre 2000 kJ/kg). Si comprende quindi la necessità di costruire
turbine multistadio (v. anche il successivo esempio 14-5). Inoltre, nella turbina a reazione si
ha un Δh che è la metà di quello della corrispondente turbina ad azione.
ESEMPIO 14-3 – Dimensionamento indicativo di uno stadio di turbina a reazione
Si consideri una turbina assiale monostadio a reazione (grado di reazione R = 0.5) con
angolo di uscita dalla distributore α = 20°. Il vapore in ingresso alla ruota ha una pressione
p 1 = 350 kPa e temperatura T 1 = 250 °C. La portata vale G = 210 kg/s, la velocità angolare di
rotazione n” = 100 giri/s e il diametro medio della ruota D m = 1 m. Nel caso di espansione
ideale (isoentropica) determinare le velocità assolute e relative del fluido, c 1 , w 1 , c 2 , w 2 , il
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