O que é Como funciona uma turbina a vapor – Definição

Como funciona uma turbina a vapor?

A energia térmica contida no vapor é convertida em energia mecânica pela expansão através da turbina . A expansão ocorre através de uma série de pás fixas (bicos), que orientam o fluxo de vapor em jatos de alta velocidade . Esses jatos contêm energia cinética significativa, que é convertida em rotação do eixo pelas pás do rotor em forma de balde, conforme o jato de vapor muda de direção  (consulte: Lei da conversação do momento ). O jato de vapor, movendo-se sobre a superfície curva da lâmina, exerce uma pressão sobre a lâmina devido à sua força centrífuga. Cada linha de bicos fixos e pás móveis é chamada de estágio. As pás giram no rotor da turbina e as pás fixas são dispostas concentricamente dentro do alojamento circular da turbina.

Em todas as turbinas, a velocidade da lâmina rotativa é proporcional à velocidade do vapor que passa sobre a lâmina. Se o vapor for expandido apenas em um único estágio, da pressão da caldeira à pressão de exaustão, sua velocidade deverá ser extremamente alta. Mas a turbina principal típica em usinas nucleares, na qual o vapor se expande de pressões de cerca de 6 MPa para pressões de 0,008 MPa , opera a velocidades de cerca de 3.000 RPM para sistemas de 50 Hz para gerador de 2 polos. (Ou 1500 RPM para gerador de 4 polos) e 1800 RPM para sistemas de 60 Hz para gerador de 4 polos (ou 3600 RPM para gerador de 2 polos). Um anel de lâmina única exigiria lâminas muito grandes e aproximadamente 30.000 RPM, o que é muito alto para fins práticos.

Portanto, a maioria das usinas nucleares opera um gerador de turbina de eixo único que consiste em uma turbina HP de vários estágios e três turbinas LP de vários estágios paralelos , um gerador principal e um excitador.  A turbina HP geralmente é uma turbina de reação de fluxo duplo com cerca de 10 estágios com pás encobertas e produz cerca de 30-40% da potência bruta da unidade da usina. As turbinas LP são geralmente turbinas de reação de fluxo duplocom cerca de 5-8 estágios (com lâminas encobertas e com lâminas independentes dos últimos 3 estágios). As turbinas LP produzem aproximadamente 60-70% da produção bruta de energia da unidade da usina. Cada rotor de turbina é montado em dois mancais, ou seja, há mancais duplos entre cada módulo de turbina.

Nessas turbinas, o estágio de alta pressão recebe vapor (esse vapor é quase saturado – x = 0,995 – ponto C na figura; 6 MPa ; 275,6 ° C) de um gerador de vapor e o esgota para o separador-reaquecedor de umidade (ponto D ) O vapor deve ser reaquecido para evitar danos que possam ser causados ​​às pás da turbina a vapor por vapor de baixa qualidade . O reaquecedor aquece o vapor (ponto D) e, em seguida, o vapor é direcionado para o estágio de baixa pressão da turbina a vapor, onde se expande (pontos E a F). O vapor exaurido condensa no condensador e está a uma pressão bem abaixo da atmosférica (pressão absoluta de 0,008 MPa ), e está em um estado parcialmente condensado (ponto F), tipicamente com uma qualidade próxima a 90%.