2 - Contesto

2.2 - Casi particolari

2.2.2 - Configurazione meccanica dei motori termici

2.2.2.3 - La turbina a gas

La turbina a gas è un motore a miscela eterogenea aria-carburante e a fiamma continua.

È un motore policarburante che accetta combustibili liquidi, gassosi o in emulsione.

La miscela aria/carburante avviene in una camera di combustione separata dove un iniettore spruzza finemente il combustibile nell'aria in modo che la miscela abbia un tasso di combustione elevato.

La compressione può avvenire e il lavoro può essere ottenuto grazie a delle turbine con alette che ruotano senza attrito nel loro vano rispettivo.

Questa configurazione può essere utilizzata a regimi molto elevati dove la velocità del gas può superare in alcuni punti quella del suono, sebbene i calcoli e il dimensionamento siano basati su una velocità massima del gas dell'ordine di 0,8/0,9 Mach.

L'aria aspirata è dapprima compressa fino ad una pressione compresa tra 4 e 6 bar, attraversa in qualche caso uno scambiatore di calore nel quale aumenta di temperatura e raggiunge la camera di combustione dove si unisce al carburante per formare un gas che bruciando aumenta di temperatura, aumentando così il suo volume. I gas cedono una parte della loro energia a una turbina di lavoro, una parte allo scambiatore di calore e dissipano il resto nell'atmosfera.

Siccome le pressioni sono poco elevate, la potenza si può solamente generare a determinati regimi che dipendono strettamente dalla taglia della turbina. Quindi, una turbina destinata all'automobile funzionerebbe tra gli 8000 e i 70 000 giri al minuto.

I vantaggi della turbina sono:

- l funzionamento policarburante;

- un andamento regolare;

- un buon rapporto p_max/p_me;

- dei valori di emissioni accettabili senza equipaggiamenti ulteriori.

Gli svantaggi invece sono:

- uno scarso rendimento: meno del 30% dell'energia termica contenuta nel carburante è trasformata in energia cinetica;

- le basse pressioni di lavoro;

- dei regimi spesso troppo elevati;

- il costo di fabbricazione elevato;

- l'alto consumo di carburante;

- lo scarso adattamento alle basse potenze;

- la rumorosità dovuta all'alta velocità dei gas;

- la necessità di riduttori costosi.

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