Pezzo di transizione ad alta efficienza termica in Hastelloy C22/C276

Video

Sezione di transizione: il ponte chiave che collega la camera di combustione al turbine

La forma della sezione di transizione è solitamente un tubo con variazione graduale. La sua area di sezione trasversale aumenta gradualmente dal compressore alla camera di combustione. Questo è dovuto al fatto che la velocità e la pressione dell'aria all'uscita del compressore sono elevate, e è necessario ridurre la velocità dell'aria aumentando l'area di sezione trasversale in modo che il flusso d'aria possa essere meglio miscelato con il carburante e bruciare in modo stabile nella camera di combustione. La sua lunghezza varia in base al progetto complessivo e ai requisiti di prestazione del motore a gas. In generale, il suo design deve prendere in considerazione la transizione uniforme del flusso d'aria e la minimizzazione delle perdite di pressione.

Poiché la sezione di transizione deve resistere a temperature e pressioni elevate, soprattutto la sezione di transizione dall'uscita della camera di combustione al turbine, essa deve affrontare l'erosione del gas di combustione ad alta temperatura. Pertanto, vengono generalmente utilizzati materiali in leghe resistenti al calore, come le leghe nichel-basi. In termini di processo di produzione, potrebbe essere coinvolta la tecnologia di fusione a precisione per garantire che la sua superficie interna sia liscia e ridurre la resistenza al flusso dell'aria. Allo stesso tempo, alcune sezioni di transizione adotteranno anche un progetto con canali di raffreddamento interni per ridurre la temperatura dei componenti introducendo aria di raffreddamento, assicurando così l'integrità strutturale e prestazioni stabili in ambienti ad alta temperatura.

Durante la transizione dal compressore alla camera di combustione, la funzione principale è quella di regolare la velocità e la pressione del flusso d'aria. La velocità del flusso d'aria all'uscita del compressore è alta, mentre la camera di combustione richiede un flusso d'aria a velocità relativamente bassa per garantire un miscelazione adeguata e una combustione stabile di carburante e aria. La sezione di transizione riduce la velocità del flusso d'aria e le variazioni di pressione corrispondono ai requisiti dell'ingresso della camera di combustione attraverso il suo cambiamento graduale della sezione trasversale. Dalla camera di combustione alla turbina, la sezione di transizione deve permettere al gas ad alta temperatura e alta velocità di entrare nella turbina in modo uniforme per garantire che la turbina possa estrarre efficacemente l'energia dal gas.  

Il design della sezione di transizione è fondamentale per garantire un flusso d'aria uniforme. In una turbina a gas, sia il miscuglio di carburante e aria nella camera di combustione che il processo di lavoro del gas nella turbina richiedono una distribuzione uniforme del flusso d'aria. Un flusso d'aria non uniforme può causare problemi come una combustione incompleta, surriscaldamento locale o forza irregolare sulle pale della turbina. La sezione di transizione guida il flusso d'aria per farlo scorrere in modo uniforme attraverso strutture interne speciali come vane direzionali e forme gradualmente curve delle pareti, migliorando così le prestazioni e la affidabilità dell'intero sistema della turbina a gas.

La sezione di transizione tra la camera di combustione e il turbine influenza direttamente le prestazioni operative del turbine. Se la sezione di transizione non riesce a guidare uniformemente il gas ad alta temperatura nel turbine, le pale del turbine saranno sottoposte a stress termici e meccanici irregolari. Ciò ridurrà non solo l'efficienza del turbine, ma potrebbe anche causare danni alle pale del turbine e abbreviare la durata del gas turbine. Inoltre, la perdita di pressione nella sezione di transizione influenzerà anche la pressione del gas all'ingresso del turbine, influenzando così la capacità operativa del turbine.