O que é a lâmina de turbina – Definição

Lâminas de turbina

Os elementos mais importantes da turbina são as pás da turbina . Eles são os principais elementos que convertem a energia de pressão do fluido de trabalho em energia cinética. As pás da turbina são de dois tipos básicos:

• lâminas em movimento
• lâminas fixas

Nas turbinas a vapor, o vapor se expande através da lâmina fixa (bico), onde a energia potencial de pressão é convertida em energia cinética. O vapor de alta velocidade dos bicos fixos afeta as lâminas móveis, muda de direção e também se expande (no caso de lâminas do tipo reação ). A mudança de direção e a aceleração do vapor (no caso de lâminas do tipo reação) aplicam uma força. O impulso resultante impulsiona as pás para a frente, fazendo com que o rotor gire. Os tipos de turbinas a vapor baseadas na geometria da lâmina e no processo de conversão de energia são:

• turbina de acción
• turbina de reação

As turbinas a vapor modernas freqüentemente empregam reação e impulso na mesma unidade, tipicamente variando o grau de reação e impulso da raiz da lâmina até sua periferia. As pás do rotor são geralmente projetadas como uma lâmina de impulso na podridão e como uma lâmina de reação na ponta.

A eficiência e a confiabilidade de uma turbina dependem do design adequado das pás. Portanto, é necessário que todos os engenheiros envolvidos na engenharia de turbinas tenham uma visão geral da importância e dos aspectos básicos do projeto das pás das turbinas a vapor. A engenharia de pás de turbinas é uma tarefa multidisciplinar . Envolve a termodinâmica , aerodinâmica, engenharia mecânica e de materiais .

Para turbinas a gás , as pás da turbina costumam ser o componente limitador. A temperatura mais alta do ciclo ocorre no final do processo de combustão e é limitada pela temperatura máxima que as pás da turbina podem suportar. Como de costume, considerações metalúrgicas (cerca de 1700 K) impõem limites superiores à eficiência térmica. Portanto, as pás das turbinas costumam usar materiais exóticos, como superligas e muitos métodos diferentes de resfriamento, como canais de ar internos, resfriamento da camada limite e revestimentos de barreira térmica. O desenvolvimento de superligas na década de 1940 e novos métodos de processamento, como a fusão por indução a vácuo na década de 1950, aumentaram bastante a capacidade de temperatura das pás das turbinas. As pás das turbinas modernas costumam usarsuperligas à base de níquel que incorporam cromo, cobalto e rênio.

As pás das turbinas a vapor não são expostas a temperaturas tão altas, mas devem suportar uma operação com fluido bifásico . O alto conteúdo de gotículas de água pode causar o rápido impacto e a erosão das pás, que ocorre quando a água condensada é jateada sobre as pás. Para evitar isso, por exemplo, drenos de condensação são instalados na tubulação de vapor que leva à turbina. Outro desafio para os engenheiros é o design das pás da última etapa da turbina LP. Essas pás devem ser (devido ao alto volume específico de vapor) muito longas, o que induz enormes forças centrífugasdurante a operação. Portanto, as pás da turbina estão sujeitas ao estresse da força centrífuga (os estágios da turbina podem girar a dezenas de milhares de revoluções por minuto (RPM), mas geralmente a 1800 RPM) e forças de fluido que podem causar falhas de fratura, rendimento ou fluência.

Lâminas de turbina – raiz, perfil, cobertura