Cos'è turbine a vapore?

Turbine a Vapore

Le turbine a vapore sono macchine rotative termiche che convertono l'energia termica del vapore in energia meccanica, principalmente sotto forma di lavoro rotativo. Sono ampiamente utilizzate per la generazione di energia elettrica in centrali termoelettriche (a carbone, nucleari, geotermiche e solari) e in applicazioni industriali.

Principio di Funzionamento:

Il funzionamento di una turbina a vapore si basa sull'espansione del vapore attraverso una serie di stadi, ciascuno composto da ugelli fissi e palette mobili (rotore). Negli ugelli, l'energia termica del vapore viene convertita in energia cinetica, aumentando la velocità del vapore. Questo vapore ad alta velocità impatta sulle palette del rotore, trasferendo energia e facendo ruotare l'albero della turbina.

Componenti Principali:

• Rotore: L'elemento rotante della turbina, composto da una serie di dischi o tamburi con palette montate.
• Statore: La parte fissa della turbina, che contiene gli ugelli e le guaine che dirigono il flusso di vapore verso il rotore.
• Ugelli: Canali convergenti che aumentano la velocità del vapore.
• Palette: Profili aerodinamici che convertono l'energia cinetica del vapore in lavoro rotativo.
• Albero: Trasmette il lavoro rotativo generato dalla turbina ad un generatore o ad altre apparecchiature.
• Sistema di Controllo: Regola il flusso di vapore alla turbina per mantenere la velocità e la potenza desiderate.

Tipi di Turbine a Vapore:

• Turbine ad Azione: L'espansione del vapore avviene interamente negli ugelli fissi. La pressione del vapore rimane costante attraverso le palette del rotore.
• Turbine a Reazione: L'espansione del vapore avviene sia negli ugelli fissi che tra le palette del rotore. La pressione del vapore diminuisce gradualmente attraverso gli stadi della turbina.
• Turbine a Condensazione: Il vapore di scarico viene condensato in un condensatore per creare un vuoto parziale, aumentando l'efficienza della turbina.
• Turbine a Contropressione: Il vapore di scarico viene utilizzato per il riscaldamento di processi industriali o per altri scopi.
• Turbine a Estrazione: Il vapore viene estratto a diverse pressioni per essere utilizzato in processi industriali o per il riscaldamento.

Vantaggi:

• Elevata efficienza, specialmente nelle grandi centrali elettriche.
• Affidabilità e lunga durata operativa.
• Versatilità in termini di combustibili utilizzabili (carbone, gas naturale, nucleare, biomassa).
• Elevata capacità di generazione di potenza.

Svantaggi:

• Elevati costi di investimento iniziali.
• Complessità di progettazione e manutenzione.
• Impatto ambientale (emissioni inquinanti, consumo di acqua).

Applicazioni:

• Generazione di energia elettrica in centrali termoelettriche.
• Propulsione navale.
• Compressori e pompe industriali.
• Sistemi di cogenerazione (produzione combinata di calore ed energia).