2 - Storico

2.2 - Casi particolari

2.2.2 - Configurazione meccanica dei motori termici

2.2.2.3 - Turbina a gas

La turbina a gas è un motore a condizionamento eterogeneo della miscela aria-carburante e a fiamma continua.

E' un motore policarburante che funziona con combustibili liquidi, gassosi o emulsionati.

Il condizionamento avviene in una camera di combustione separata, dove un iniettore ripartisce finemente il combustibile nell'aria comburente, in modo che la miscela si inneschi e si ottenga un livello di combustione elevato.

La compressione avviene e il lavoro si ottiene per mezzo di turbine ad alette che girano senza sfregare nel rispettivo alloggiamento.

La configurazione così ottenuta autorizza regimi molto elevati, con un flusso di gas che raggiunge e a volte supera in certi punti del sistema la velocità del suono, nonostante i calcoli si basino su una velocità massima dei gas dell'ordine di 0,8-0,9 Mach.

L'aria aspirata viene prima compressa fino ad un valore compreso tra 4 e 6 bar, successivamente attraversa uno scambiatore di calore nel quale aumenta di temperatura, e infine raggiunge la camera di combustione dove si unisce ad un carburante per formare un gas che, bruciando, aumenta di temperatura e dunque di volume. I gas cedono una parte della loro energia ad una turbina di lavoro ed eventualmente un'altra parte allo scambiatore di calore, disperdendo il resto nell'atmosfera.

Dal momento che le pressioni di esercizio sono poco elevate, la potenza si ottiene solo con dei regimi che dipendono logicamente dalle dimensioni della turbina. In questo modo, una turbina a gas destinata ad un'automobile funzionerà ad un regime di giri compreso tra 8000 e 70.000 giri/minuto.

Vantaggi della turbina a gas:

- funzionamento policarburante;

- marcia regolare;

- buon rapporto p_max/p_me ;

- valori di emissione favorevoli senza impianto.

Svantaggi della turbina a gas:

- cattivo rendimento: solo circa il 30% dell'energia calorica contenuta nel carburante si trasforma in energia meccanica;

- deboli pressioni di esercizio;

- regimi di giri spesso troppo elevati;

- costi di fabbricazione elevati;

- grande consumo di carburante;

- non adatto a sistemi di debole potenza;

- rumoroso a causa della velocità dei gas;

- richiede riduttori costosi.

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