Ibrido turbogas

[EC2277]

Hai ragione ma il principio è lo stesso: la turbina sfrutta l'energia dei gas di scarico per mettere in moto sia il suo compressore che l'utilizzatore. Solo che in questo caso l'utilizzatore è un motore elettrico.

[GTVeloce 71]

Scritto da Dodicicilindri

No. Quando si comprime un gas, la sua temperatura aumenta. E' facile vederlo: prova a toccare il gonfiatore dopo che hai gonfiato le ruote della bicicletta: vedrai che è caldo. Ora, maggiore è il rapporto di compressione, più il gas si riscalda. Ad es, se comprimiamo l'aria a temperatura ambiente da 1 bar a 3 bar, al termine della compressione essa avrà una certa temperatura maggiore di quella ambiente; se la comprimiamo invece fino a 5 bar, la temperatura di fine compressione sarà ancorra più alta.
Ora, i compressori centrifughi monostadio realizzano bassi rapporti di compressione (intorno a 2,5-3), mentre quelli assiali multistadio possono spingersi molto più su. E' quindi evidente che all'uscita del compressore centrifugo l'aria avrà una temperatura (ad es. 300°C) più bassa di quella che avrebbe all'uscita da un compressore multistadio (ad es. 500°C).
A parità di combustibile iniettato in camera di combustione, quindi, i gas combusti raggiungeranno una temperatura più bassa di quella che raggiungerebbero comprimendo l'aria con compressore multistadio. Quindi, minor temperatura significa minor entalpia nei gas e quindi meno lavoro; oppure, per raggiungere le stesse temperature del caso in cui si ha il compressore multistadio, bisogna usare più combustibile e quindi scende il rendimento.
Spero di essere stato chiaro in questa confusissima spiegazione.

Sicuramente sei stato chiaro, sono io che probabilmente non ho le conoscenze per capire bene... Ma io faccio una domanda più banale: se la turbina a gas serve solo per far girare un alternatore, a che serve attaccarci un compressore? che cosa si deve comprimere, e perchè? Pensavo - sbagliando - che servisse a scambiare il calore prodotto dalla turbina con qualcos'altro e recuperare energia (non so, produrre vapore e far girare un'altra turbina...). Ma, a parte le mie stupidaggini, mi chiedo: non si potrebbe semplicemente attaccare l'alternatore all'albero della girante della turbina (con l'opportuno rapporto di riduzione) e far corrente così?

[Dodicicilindri]

Scritto da GTVeloce 71

Non parlavo del turbocompressore per sovralimentare un motore alternativo, ma di una turbina a gas, alimentata direttamente con il combustibile, e la cui energia meccanica serve non ad un compressore per aumentare la pressione di un fluido, ma direttamente per far girare un alterantore. Tutto questo per un veicolo ibrido seriale, in cui l'alternatore in questione alimenta batterie e/o motore elettrico. Che roba eh?

La turbina a gas funziona in questo modo, sempre: un compressore e una turbina sono calettati su uno stesso albero; il compressore comprime il fluido (l'aria), che va quindi in camera di combustione, dove aumenta di temperatura (e quindi cresce la sua entalpia); questi gas combusti ad alta P e T espandono in turbina, raffreddandosi: il lavoro che si ottiene viene in parte utilizzato per azionare il compressore (mica va da solo) e il resto per azionare un utilizzatore (ad es. un alternatore). Come vedi il compressore è necessario.

[GTVeloce 71]

Scritto da Regazzoni

E' tutto un problema di dimensioni.
Una turbina a gas riesce ad avere rendimenti altissimi, ma solo salendo di dimensioni. Non so esattamente quale potrebbe essere un punto di pareggio tra volumetrico e turbina, ma immagino sia qualcosa di dimensioni e pesi poco proponibili su una vettura.

In più credo che una turbina sufficientemente robusta per l'uso su strada sia anche meno ottimizzata in termini di efficienza.

Aggiungendo i problemi vari citati da Dodicicilindri, si ottiene uno scarso interesse a mettere una turbina su un auto per ridurne i consumi.

In più sarei curioso di vedere gli effetti giroscopici di una turbina lanciata a regimi elevati su un auto che affronta qualche curva.

Ecco, una turbina che sta nel cofano non ha rendimenti giusti. Questo lo sto cominciando a capire e poi mi pare azzeccatta anche la questione dell'effetto giroscopico (però dipende dalla massa della girante, giusto?)

[Dodicicilindri]

Per capire un po' meglio come funziona una turbina a gas:
Interactive Engine Education: GE Aviation
Short Index of Propulsion Slides

[GTVeloce 71]

Scritto da Dodicicilindri

La turbina a gas funziona in questo modo, sempre: un compressore e una turbina sono calettati su uno stesso albero; il compressore comprime il fluido (l'aria), che va quindi in camera di combustione, dove aumenta di temperatura (e quindi cresce la sua entalpia); questi gas combusti ad alta P e T espandono in turbina, raffreddandosi: il lavoro che si ottiene viene in parte utilizzato per azionare il compressore (mica va da solo) e il resto per azionare un utilizzatore (ad es. un alternatore). Come vedi il compressore è necessario.

AAAHHHHH.... ora ho capito! Il compressore di cui parli è un "attrezzo" che serve a far funzionare la turbina precomprimendo l'aria "comburente". E giustamente ruba potenza a qualcosa (alla turbina stessa, ma comunque ha bisogno di energia). Mentre un motore alternativo si aspira l'aria da solo. Ho capito o è stata solo un'illusione?

[Dodicicilindri]

Scritto da GTVeloce 71

AAAHHHHH.... ora ho capito! Il compressore di cui parli è un "attrezzo" che serve a far funzionare la turbina precomprimendo l'aria "comburente". E giustamente ruba potenza a qualcosa (alla turbina stessa, ma comunque ha bisogno di energia). Mentre un motore alternativo si aspira l'aria da solo. Ho capito o è stata solo un'illusione?

Sì, è più o meno così (per semplificare).

[Regazzoni]

Scritto da GTVeloce 71

AAAHHHHH.... ora ho capito! Il compressore di cui parli è un "attrezzo" che serve a far funzionare la turbina precomprimendo l'aria "comburente". E giustamente ruba potenza a qualcosa (alla turbina stessa, ma comunque ha bisogno di energia). Mentre un motore alternativo si aspira l'aria da solo. Ho capito o è stata solo un'illusione?

Abbastanza.
Ma forse è più corretto dire che in una turbina a gas e in un motore a pistoni succedono le stesse cose: aspirazione aria (+ eventuale carburante), compressione del fluido, combustione della miscela, espansione dei gas con contemporanea estrazione di energia, scarico dei gas combusti.

In una turbina a gas ogni passaggio avviene in una parte specifica di una specie di catena di montaggio.
Nel motore Otto o diesel, avviene tutto nello stesso posto, bruciando un po' di roba alla volta. Un po' come un artigiano che fa tutto da solo.

[Autodelta85]

Scritto da Dodicicilindri

La turbina a gas funziona in questo modo, sempre: un compressore e una turbina sono calettati su uno stesso albero; il compressore comprime il fluido (l'aria), che va quindi in camera di combustione, dove aumenta di temperatura (e quindi cresce la sua entalpia); questi gas combusti ad alta P e T espandono in turbina, raffreddandosi: il lavoro che si ottiene viene in parte utilizzato per azionare il compressore (mica va da solo) e il resto per azionare un utilizzatore (ad es. un alternatore). Come vedi il compressore è necessario.

e se dietro alla turbina ci mettiamo un bell'ugello di de laval ?

[Dodicicilindri]

Scritto da Regazzoni

Abbastanza.
Ma forse è più corretto dire che in una turbina a gas e in un motore a pistoni succedono le stesse cose: aspirazione aria (+ eventuale carburante), compressione del fluido, combustione della miscela, espansione dei gas con contemporanea estrazione di energia, scarico dei gas combusti.

In una turbina a gas ogni passaggio avviene in una parte specifica di una specie di catena di montaggio.
Nel motore Otto o diesel, avviene tutto nello stesso posto, bruciando un po' di roba alla volta. Un po' come un artigiano che fa tutto da solo.

Esattamente. Alla fine entrambi lavorano seguendo un ciclo termodinamico, e di base le trasformazioni quelle sono (aspirazione, compressione, adduzione di calore, espansione e scarico).