Una turbina a gas è una turbomacchina in cui un gas sotto pressione si espande.
Una turbina a gas è costituita fondamentalmente da un compressore, una camera di combustione e una turbina. La turbina stessa è simile a una turbina a vapore. È costituito da palette di guida fisse e lame rotanti.
Il compressore, noto anche come compressore, prende l'aria dall'ambiente, la comprime e la fa passare nella camera di combustione ad alta pressione. Nella camera di combustione l'aria viene miscelata con il combustibile iniettato e accesa da bruciatori a gas. Con i combustibili liquidi come l'olio combustibile leggero o pesante, il combustibile deve essere vaporizzato prima di essere miscelato.
I gas di combustione, noti anche come gas di scarico, prodotti durante la combustione della miscela combustibile-aria, aumentano ulteriormente la pressione nella camera di combustione. I gas di combustione hanno una temperatura fino a 1.500 °C. Nel processo aperto della turbina a gas fluiscono direttamente sulle pale della turbina e le guidano. La turbina è accoppiata ad un generatore che converte l'energia cinetica della turbina in energia elettrica.
Il compressore richiede una parte dell'energia di combustione ed è quindi solitamente accoppiato con la propria turbina motrice.
All'uscita dalla turbina, i gas di combustione hanno ancora temperature elevate, da 450 a 600 °C circa. Ciò consente di generare vapore in una caldaia a valle di una caldaia a recupero di calore. Può essere utilizzato come vapore di processo o di riscaldamento, come mezzo di azionamento per turbine a vapore in centrali a gas e a vapore a ciclo combinato o per l'iniezione di vapore nel processo STIG.
Grazie al suo elevato contenuto di ossigeno residuo, il gas di scarico della turbina a gas può essere utilizzato anche come aria di combustione, ad esempio nelle centrali elettriche a carbone.
Le turbine a gas per centrali elettriche sono spesso indicate come turbine a gas industriali o turbine a gas per impieghi gravosi. Sono progettate come turbine a singolo albero.
Oltre alle turbine a gas industriali, esistono anche turbine a gas derivate da motori, note anche come turbine a gas aero-derivate. Sono per lo più utilizzati per l'approvvigionamento energetico locale. I motori aeronautici sono multialbero, cioè il compressore è azionato da una turbina separata.
In totale, in tutto il mondo vengono offerti più di 200 tipi di turbine a gas nella gamma di potenza compresa tra 200 kW e più di 300 MW. I rendimenti tipici delle turbine a gas nella gamma di potenza di 50 MW e oltre sono di circa il 38%.
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