Analisi e confronto dei sistemi di tenuta per le turbine assiali

Abstract

Lo scopo di questa tesi è lo studio delle principali architetture di tenuta impiegate nelle turbine assiali per ridurre lo spazio, noto come gioco o clearance, tra l’apice della pala e la cassa della turbina, ove si manifestano trafilamenti di fluido (Tip Leakage), con lo scopo di limitarli. La scelta di tale argomento è dovuta all’interesse nel campo delle turbomacchine e di quelle soluzioni atte ad aumentarne le performance generali. In particolare, dopo una analisi dei principali risultati di alcuni e selezionati lavori di letteratura concernenti le diverse tipologie di tenuta, si è effettuato un confronto delle loro caratteristiche e delle relative performance. Successivamente, sono stati analizzati i diversi meccanismi di perdita che intervengono all’interno delle turbomacchine, rivolgendo particolare attenzione sulle perdite di trafilamento e sui principali modelli correlativi di perdita riportati in letteratura. Infine, si presenterà una analisi, condotta su una schiera di rotore di una turbina sperimentale, volta a identificare l’effetto della variazione dei principali parametri di influenza, geometrici e del flusso, sulle perdite per trafilamento, valutate per mezzo dei suddetti modelli correlativi.

The aim of this thesis is the study of the main sealing architectures used in axial turbines to reduce the space, known as clearance, between the tip of the blade and the turbine case, where leakage of fluid (Tip Leakage) occurs, with the aim of limiting them. The choice of this topic is due to the interest in the field of turbomachinery and those solutions designed to increase their general performance. In particular, after an analysis of the main results of some selected literature works concerning the different types of sealing, a comparison was made of their characteristics and their performance. Subsequently, the different leakage mechanisms involved in turbomachinery were analyzed, paying particular attention to leakage losses and the main correlative leakage models reported in the literature. Finally, an analysis will be presented, conducted on an array of rotor of the turbine of an experimental turbine, aimed at identifying the effect of the variation of the main parameters of influence, geometric and flow, on leakage losses, evaluated by means of the forementioned correlation models.