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Turbine assiali
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Uno stadio di turbina assiale è formato da uno statore fisso e un rotore ruotante, dove la velocità di trascinamento rimane costante a raggio fisso. Lo statore accelera il flusso assoluto aumentando la componente tangenziale, mentre nel rotore avviene lo scambio di energia tramite espansione del flusso relativo che riduce la velocità assoluta. La progettazione deve bilanciare deflessioni angolari contenute per minimizzare le perdite viscose nello statore fermo e gestire gli scambi termici complessi dovuti alla refrigerazione delle pale nei primi stadi ad alta temperatura, ottimizzando così il salto entalpico complessivo della macchina.
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- In uno stadio di turbina assiale a gas, lo statore accelera il flusso assoluto aumentando la sua componente tangenziale tramite espansione, mentre nel rotore avviene uno scambio di energia che comporta un'espansione del flusso relativo e una diminuzione della velocità assoluta.
- I valori del numero di Mach in uscita dallo statore variano significativamente a seconda del tipo di turbina, con regimi transonici (M=0,8-1,2) per le turbine ad alta pressione e subsonici/alto-subsonici (M=0,6-0,8) per quelle a bassa pressione.
- L'ipotesi di flusso adiabatico attraverso le palettature è valida per la progettazione aerodinamica dello scambio di lavoro, ma nella realtà i primi stadi richiedono refrigerazione attiva che introduce perdite termiche e riduce l'efficienza locale.
- Nella ripartizione del salto entalpico totale in turbine multistadio, conviene assegnare un carico maggiore ai primi stadi per abbassare rapidamente la temperatura e minimizzare il numero di stadi successivi da raffreddare.
- La deflessione del flusso nello statore deve essere contenuta al minimo per evitare elevate perdite di pressione totale viscosa, poiché lo statore non essendo in rotazione non trae beneficio dall'aumento del carico palare come avviene nel rotore.
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