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Autore: C. Carcasci, G. Ferrara, C.P. Mengoni, U. Corradini

Collana: AA - 1997 Milano - IX Convegno Sergio Stecco - Tecnologie e sistemi energetici complessi

Note:
Le prestazioni degli impianti con turbina a gas sono legate a vari fattori, sicuramente la necessita` di ricercare temperature massime di ciclo sempre piu` elevate rappresenta una delle principali tendenze di sviluppo di queste macchine. Il suo limite e` dettato dalla resistenza dei materiali. Infatti, i primi stadi della turbina sono direttamente esposti ai gas provenienti dalla camera di combustione. Tra i componenti interessati da questi problemi figurano i dischi sui quali sono fissate le palette, poiche` una parte dei gas del flusso principale puo` penetrare nella cavita` formata da due di essi inducendo cosi` problemi di difficile soluzione dalle conseguenze disastrose per l'integrita` del motore. Questo fenomeno viene generalmente indicato come ingestione di gas caldi alla quale si associa inoltre la tendenza all'aumento della temperatura dovuta all'effetto pompante dei dischi rotanti sul fluido comunque presente nella cavita`.Per far fronte a questo tipo di problemi si utilizza una portata di aria spillata dal compressore e iniettata nella cavita` stessa con il duplice effetto di raffreddare il metallo e di "sigillare" il vano, impedendo cosi` l'ingresso del gas caldo. Per ridurre la perdita di prestazioni legata all'utilizzo di aria spillata dal compressore che non evolve attraverso la camera di combustione si cerca di utilizzare la quantita` di refrigerante "minima".In questo lavoro viene presentato un primo risultato ottenuto dagli autori nel corso di un progetto di ricerca realizzato in collaborazione con l'industria e indirizzato alla simulazione di questo fenomeno per la messa a punto di adeguati strumenti di progettazione. Il modello sviluppato permette di stimare le grandezze caratteristiche del fluido all'interno di un vano rotore-statore per un ampio ventaglio di casi (varie geometrie, caratteristiche del refrigerante e dell'ingerito, spillamenti e iniezioni) e i risultati appaiono confortanti.