aula 8 turbinas a vapor-parte2

7/28/2019 Aula 8 Turbinas a Vapor-parte2

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Turbinas a vapor

Parte 2 Coroas de palhetas


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Sumrio Coroas de palhetas Caractersticas

geomtricas Perdas de energia no escoamento atravs das

palhetas Escoamento supersnico nas coroas

Coeficientes de consumo e ngulos de escape

do fluxo nas coroas Fluxo de vapor mido nas coroas


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Componentes principais das turbinasde vapor

http://dc391.4shared.com/doc/DaJD9-hS/preview.html

Carcaa

Rotor


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Componentes principais

http://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/08/turbinas-a-vapor.pdf

Palhetas fixas

Palhetas mveis


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Diafragmas


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Coroas de palhetas Caractersticasgeomtricas

Fig. Coroas de palhetas Caractersticas geomtricas da coroa de palhetas fixas (a) e rotatrias(b)

fixasrotatrias


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Coroas de palhetas Caractersticasgeomtricas


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Coroas de palhetas Caractersticas

geomtricas


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Perfis de palhetas de turbinas a vapor

Palhetas fixas Palhetas mveis

subsnicas

supersnicas

subsnicas

supersnicas


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geomtricas A ttulo de informao so apresentados diferentes tipos de perfis de palhetas de

turbinas, que foram tirados do livro:

Turbinas de Vapor , Volumes 1 e 2, A V. Schegliiev, Editorial MIR, Mosc,URSS, 1978.

Cada estgio da turbina formado por uma coroa de palhetas fixas (aderidas

carcaa da turbina) e um rodete de palhetas mveis, aderidas pela base ao rotor.As coroas so circulares, assim como o rodete. As dimenses caractersticasdas palhetas so; a corda, e a espessura do perfil na entrada e na sada. Os perfisapresentam uma parte cncava (lado de alta presso) e uma convexa (de pressobaixa), no slide seguinte veremos isto em detalhe.

A forma destes perfis constitui parte do know how do fabricante, como seobserva seu traado no bvio, e determinado a partir de exaustivos estudosnumricos e experimentais do escoamento nas mesmas


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Distribuio de presso no contorno das palhetas

de turbinas de vapor

fixas

mveis


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geomtricas No grfico acima esto reportados os perfis de presso em torno das palhetas de uma turbina a vapor.

Foram tirados do livro:

Turbinas de Vapor , Volumes 1 e 2, A V.Schegliiev, Editorial MIR, Mosc, URSS, 1978.

Para ler os grficos devem ser identificados os pontos de medida das presses indicados nos esquemas

esquerda. Observar que os pontos 1 a 15 correspondem regio convexa das palhetas, e os pontos

17 30 correspondem regio cncava. O diagrama superior corresponde a uma coroa de palhetas

fixas, o de baixo a uma coroa de palhetas mveis, as duas tm canais ligeiramente convergentes.

O eixo das presses v do valor da presso na entrada do perfil, p0, at o valor na sada do mesmo, p1.

Analisando o grfico correspondente s palhetas fixas se observa que o fluxo entra pela parte superior e

se bifurca, neste ponto, a velocidade estritamente igual zero e a presso chega a seu mximo valor.A partir deste ponto a presso continua alta na parte cncava da superfcie, mas cai, inclusive a valores

inferiores presso de sada, na parte convexa da superfcie. Esta queda de presso na parte convexa

acompanhada de uma intensa acelerao do fludo, o que acontece at a regio dos pontos 9 11

aproximadamente. Depois desta regio 9 11 a presso recupera o valor p1, de sada do canal. Na

regio alm do ponto 11 (borde de fuga) onde aparecem efeitos de turbulncia no escoamento e pode

acontecer descolamento da camada limite.

Do lado da superfcie cncava, a distribuio de presses diferente, mantm o valor da entrada at o

ponto 27 aproximadamente, onde comea a cair, acompanhando a acelerao do escoamento.

O diagrama na parte inferior, a esquerda, um diagrama vetorial da distribuio de presso nas

palhetas mveis (valores de presso normais superfcie em cada ponto). O diagrama da direita feito

para calcular o impulso no rotor, nele, os valores da presso em cada ponto foram multiplicados pelo

coseno do ngulo beta, sendo beta o ngulo formado entre a direo de rotao (horizontal) e a direo

perpendicular superfcie em cada ponto. Se observa que a grande diferena no valor das presses aum lado e outro da palheta o que produz o impulso no rotor.


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Fig. esquema da formao da camada limite no perfil da cora de palhetas fixas


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Perdas de energia no escoamento

atravs das palhetas

Perdas por perfilPerdas por atrito

Perdas na borda

Perdas ondulatrias

Perdas terminais


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atravs das palhetas



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atravs das palhetas


Espessura de deslocamento

Espessura de perda deimpulso

= 1 I

I"

"

"

=

I

I""

1

I$

I"$

"


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atravs das palhetas

Perdas por perfilPerdas na borda: devido ao descolamento do

fluxo na borda de espessura finita


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atravs das palhetas

Perdas por perfilPerdas ondulatrias: em regies de escoamento

na palheta com velocidades supersnicas (saltos

de presso)


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atravs das palhetas

Perdas por perfilPerdas ondulatrias: em regies de escoamento

na palheta com velocidades supersnicas (saltos

de presso)


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atravs das palhetas

Perdas por perfilPerdas terminais


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Escoamento supersnico nas coroas Mudana qualitativa no escoamento atravs das

palhetas.

Ondas de choque obliquas

Saltos de compresso (descontinuidade naspropriedades do fludo)

Aumento da entropia com acompanhamento deperdas de energia


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Coeficientes de consumo e ngulos de

escape do fluxo nas coroas Presena da camada limite, irregularidade dos

campos de velocidade e fluxos secundriosfazem com que o consumo verdadeiro difirado terico.

Para levar em considerao esta diferena

utilizamos o coeficiente de consumo:


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Coeficientes de consumo e ngulos de

escape do fluxo nas coroas

Fig. Influncia dos parmetros de regime no coeficiente de consumo

1 para l/b -> infnito

2 para l/b =0,5

__ palhetas fixas

- - - palhetas mveis


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Fluxo de vapor mido nas coroasltimos estgios da turbina decondensao


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Fluxo de vapor mido nas coroas Nos ltimos estgios das turbinas de condensao e/ou nos estgios de

vapor saturado e levemente reaquecido nas centrais nucleares.

O escoamento atravs das coroas acontece no mdio bifsico (fase vapor+ fase lquida)

O vapor mido pode estar microdisperso (em forma de nvoa) oumacrodisperso, em forma de gotas, como uma pelcula que se movimentana superfcie dos perfis das palhetas

O grau de disperso da umidade se caracteriza pelo tamanho das gotas.

O mdio bifsico pode se encontrar em equilbrio termodinmico estvelou em equilbrio temporal instvel (equilbrio metaestvel) ou em

processo de transio de fases.


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Fluxo de vapor mido nas coroas Ttulo : x

Umidade: y = 1-x


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Fluxo de vapor mido nas coroas

http://www.desware.net/Sample-Chapters/D12/E3-10-03-05.pdfFig. Linha de Wison xw=const em funo da mudana

da presso p (Fonte: Shegliaiev 1976)

J = IJ

J


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Fluxo de vapor mido nas coroas A linha xw constante que depende em particular

de

J chamada de linha de Wilson.

J depende das dimenses e da forma da coroaassim como do regime do escoamento e da

presso do vapor

Na zona entre a linha de saturao x=1 e a xw os

parmetros do vapor mido podem-se tomaraproximadamente iguais aos de vaporsuperaquecido.


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Fluxo de vapor mido nas coroas O fluxo de vapor mido nas coroas das palhetas fixas da turbina

possui em caso geral as seguintes particularidades:

a) A expanso do vapor se opera com condensao retardada, dizer com sub-resfriamento.

b) entrada da coroa o vapor pode incluir gotas de umidade dediferente tamanho com velocidades diferentes (tanto pelamagnitude como pela direo). Dentro do canal podem formar-senovas gotas ou podem-se evaporar as existentes.

c) As trajetrias das gotas, no caso geral, se desviam das linhas decorrente do mdio do vapor.

d) Na superfcie do perfil pode-se formar um filme de gua quedependendo da posio e do regime de escoamento temespessura diferente.

e) No canal tem-se atrito, troca de calor e de massa entre as fases.


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Fluxo de vapor mido nas coroas Como resultado deste complexo processo

mudam:

Parmetros locais do fluxo de vapor sada como:velocidades, ngulos de fluxo, distribuio dapresso na superfcie do perfil e na altura.

Resultam diferentes parmetros integrais comocoeficientes de perda de energia e de consumo.


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Fig. Trajetrias das gotas de gua no canal da coroa de palhetas fixas

(a) Gotas com direo de entrada: I com dg=2m; II com dg=20m e III com dg=200m

(b) Gotas de iguais dimenses na entrada com dg=10m

(c) Gotas de iguais dimenses na entrada com dg < 1m


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Fig. Esquema do movimento das partculas de umidade no canal de coroas de palhetasfixas com 0=90 e c0=c0 (Fonte Shegliaiev, 1976)

1. Fluxo de gota do borde; 2 e 3 fluxo de gotas de desprendimento; 4 fluxo de gotas

refletido


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Fluxo de vapor mido nas coroas As pesquisas tem demonstrado que o coeficiente

de perda de energia no fluxo de vapor midocresce devido :

Aumento das perdas por atrito no filme de gua ena camada limite do vapor e das gotas

Perdas de energia do fluxo de vapor devido aoaceleramento das partculas de lquido

Atrito entre as fases

Aumento nas perdas de borde (fragmentao dfilme que deixa o borde e turbulnciacomplementria)


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Fluxo de vapor mido nas coroas Coeficiente de consumo do vapor mido

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