Turbina a vapor

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MÁQUINAS TÉRMICAS
Aulas 11-12

Turbinas a vapor •Introdução. Turbinas de condensação e de contrapressão. • Transformação de energia nas palhetas de ação e de reação: distribuição de pressão nas palhetas. •Eficiência. • Termodinâmica: ciclos de potência a vapor, ciclo Rankine, ideal e real, com regeneração, com reaquecimento.

Estas aulas farão uma revisão da teoria correspondente a turbinas devapor. Os aspectos teóricos referentes ao triângulo de velocidades e à transferência de energia nos estágios das turbinas, já vistos para turbinas a gás são também aplicáveis a turbinas à vapor. De tal modo que nestas aulas será feita apenas uma revisão, e um aprofundamento da análise da distribuição de pressões e de escoamento em torno das palhetas. Serão também discutidos alguns aspectos própriosdas turbinas a vapor, eficiência em turbinas de múltiplos estágios, turbinas de contrapressão e de condensação. Serão abordados ciclos de sistemas de potência a vapor: ciclo Rankine básico, sendo discutidos os aspectos referentes ao funcionamento real dos equipamentos que fazem com que este ciclo se afaste do comportamento ideal. Depois serão discutidos os sistemas com regeneração e comreaquecimento. Bibliografia: "Thermodynamics: An Engineering Approach", Yunus A Çengel and Michael A Boles, Edit. McGraw-Hill, Inc. , Second Edition, 1994, Cap. 9. Moran & Shapiro, Fundamentals of Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc., cap. 8. “Turbinas de Vapor” , Volumes 1 e 2, A V.Schegliáiev, Editorial MIR, Moscú, URSS, 1978. “Características Construtivas e Operação de Turbinas a Vapor”, Notas de Aulado curso oferecido pela Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Industria (FUPAI), Itajubá, Setembro, 2000. “Máquinas Térmicas”, Notas de aula, FEM/UNICAMP, Profs. Arnaldo da Silva Walter, Waldyr Luis Ribeiro Gallo. Cap. 8.

Máquinas Térmicas – Aulas 11/12 - 1

Turbina a vapor General Electric

A parte fixa da turbina, também denominada carcaça, consta de vários estágios, acoplados em série. Aparte móvel dela é constituída por discos com as palhetas fixadas ao redor destes discos. Nos vãos entre um disco e outro tem-se os diafragmas intermédios fixos, onde estão fixadas as palhetas diretrizes fixas. Como pode observar-se os discos vão aumentando de tamanho, assim como a carcaça, para acompanhar a expansão do vapor(a densidade cai, junto com a pressão e a temperatura). O vapor éintroduzido a través de válvulas reguladoras, que podem ser, por exemplo, em número de quatro, dois encima e dois embaixo do corpo da turbina. (Esta válvula pode ser apenas uma, mas para melhorar o controle em carga parcial é vantajoso que sejam em maior número). No extremo oposto está a tubulação de escape do vapor. Há dois tipos básicos de turbina, as de contrapressão, utilizadas em sistemas decogeração, onde a pressão do vapor de saída e superior à atmosférica (2 bares é um valor c omum), normalmente é um vapor saturado seco. E a as de condensação, onde a pressão de saída do vapor é normalmente inferior à atmosférica, sendo enviado imediatamente ao condensador, este vapor têm um título alto. As turbinas têm um sistema de distribuição de óleo lubrificante, com uma bomba própria, um tanque, uminjetor e um sistema de resfriamento. Este óleo não somente diminui o atrito senão que contribui para o resfriamento da própria turbina. As turbinas que se utilizam para geração de potência possuem um sistema de regulagem automática da rotação.

Máquinas Térmicas – Aulas 11/12 - 2

Turbina a vapor Mitsubishi

As turbinas a vapor tem uma ampla variedade de tamanhos, no que diz respeito a suacapacidade de geração e a pressão de trabalho (pressão de entrada do vapor). Existem muitos fabricantes, inclusive podem-se citar algumas fábricas no Brasil: Alstom Power, Turbimaq, Texas Turbinas a vapor, etc. Dentre as firmas internacionais podem-se citar a Siemens, General Electric, Mitsubishi, Westinghouse Electric Corporation, Alstom Power (que comprou a antiga Asea Brown Boveri), etc. A...
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