Lâminas de turbina fundidas com precisão

Em um motor de turbina a gás, um único estágio de turbina consiste em um disco giratório que aloja várias pás de turbina e um anel de retenção da palheta guia do bocal na frente das pás. A turbina é conectada ao compressor por meio de um eixo (o conjunto giratório completo às vezes é chamado de "carretel"). À medida que o ar passa pelo compressor, ele é comprimido, aumentando sua pressão e temperatura. A temperatura é então aumentada pela combustão do combustível em um combustor localizado entre o compressor e a turbina. O gás de alta temperatura e alta pressão passa então pela turbina. O estágio da turbina extrai energia desse fluxo de gás, reduz a pressão e a temperatura do gás e transfere a energia cinética para o compressor. Por exemplo, uma turbina funciona de forma semelhante a um compressor, só que ao contrário, no que diz respeito à troca de energia entre o gás e a máquina. Existe uma relação direta entre a quantidade de mudança na temperatura do gás (aumento para compressor, diminuição para turbina) e a potência de entrada (compressor) ou saída (turbina) do eixo. [8]

Para um motor turbofan, o número de estágios da turbina necessários para acionar o ventilador aumenta com o aumento da taxa de bypass [9], a menos que a velocidade da turbina possa ser aumentada adicionando uma caixa de engrenagens entre a turbina e o ventilador, caso em que é necessário. níveis. [10] O número de estágios da turbina tem uma forte influência em como as pás da turbina para cada estágio são projetadas. Muitos motores de turbina a gás são projetos de carretel duplo, o que significa que há um rotor de alta pressão e um rotor de baixa pressão. Outras turbinas a gás utilizam três rotores, com um rotor de média pressão adicionado entre os rotores de alta e baixa pressão. A turbina de alta pressão é exposta ao ar mais quente e de maior pressão, enquanto a turbina de baixa pressão é exposta ao ar mais frio e de menor pressão. A diferença nas condições resulta no projeto de pás de turbina de alta e baixa pressão que diferem significativamente em materiais e opções de resfriamento, apesar dos mesmos princípios aerodinâmicos e termodinâmicos. [11] Sob essas duras condições de operação dentro de turbinas a gás e a vapor, as pás enfrentam altas temperaturas, altas tensões e vibrações potencialmente altas. As pás das turbinas são um componente chave das usinas de energia, convertendo o movimento linear do vapor de alta temperatura e alta pressão que flui ao longo do gradiente de pressão no movimento rotacional do eixo da turbina.

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