Propulsione aerea/Capitolo XVI°: differenze tra le versioni

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m Bot: Correggo errori comuni (tramite La lista degli errori comuni V 1.0)
 
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La turbina a vapore circa cent'anni anni si era già affermata sia per gli impianti fissi sia per gli impianti navali.
 
Un impianto per turbina a vapore, necessitando di focolai, camino, caldaie, condensatori, serbatoi per l'acqua, ecc., risulta costoso ed ingombrante ; un impianto per turbina a gas della stessa potenza, risulta molto meno ingombrante e costoso; malgrado questo, la turbina a gas è cominciata ad affermarsi tardivamente su scala industriale.
 
Si è visto che il rendimento ideale della turbina a gas semplice, aperta, è dato dalla
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Supponendo perduto per imperfezioni varie della macchina anche il '''50%''' dell'energia, si avrebbe avuto il rendimento totale '''0,2''' (ancora accettabile 100 anni fa) per rapporto di compressione '''06'''.
 
Le migliori realizzazioni dell'epoca diedero invece rendimenti globali di qualche centesimo; la delusione fu grande , ma si sarebbe potuto evitare con una analisi più rigorosa dei fatti fisici che realmente accadono.
 
Si è visto infatti che il rendimento termodinamico effettivo '''η<sub>t</sub><sup>*</sup>''' della turbina a gas dipende oltre che dal rapporto di compressione dai rendimenti del compressore '''η<sub>c</sub>''', della turbina '''η<sub>tu</sub>''' e dal rapporto
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Nasceva frattanto l'aviazione che doveva dare un grande impulso sia allo studio dell'aeronautica che dei materiali; era possibile così verso il '''1935''' riprendere in considerazione il problema delle turbine a gas ed avviarlo decisamente a soluzione; il migliorato disegno degli organi fondamentali rotanti ed i nuovi materiali permettevano già nel '''1940''' la realizzazione di complessi con rendimento soddisfacente; la turbina a gas di scarico costituiva un buon precedente.
 
Si è detto che le temperature massime attuali sono almeno sui '''1000°C'''; il materiale delle camere di combustione , delle palette dei distributori e delle turbine avrà temperature dello stesso ordine di grandezza e sarà, in funzione, al colore rosso scuro con tendenza al rosso ciliegia; gravose in particolar modo sono le condizioni di lavoro delle palette e dei dischi delle turbine che sono fortemente cimentati dalle reazioni centrifughe dovute alle proprie stesse masse e dagli sforzi dovuti alle ineguali distribuzioni della temperatura.
 
Per esempio: per velocità periferiche delle palette di '''400 m/sec''' e di diametro della girante sugli '''800 cm.''' un '''cm<sup>3</sup>''' del materiale , pesante '''7,8 gr.''' se acciaio, reagisce con la forza
 
::::::<math>\ m\frac{V^2}{g}=\frac{0.0078}{9.81}\frac{400^2}{0.4}=320Kg.</math>
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Si intuisce quali sollecitazioni ne derivano per reazione centrifuga al materiale che per giunta si trova ad alta temperature e quindi un condizioni molto sfavorevoli dal punto della resistenza meccanica e della resistenza alle ossidazioni.
 
Quando si sollecita a trazione una sbarretta a temperature elevate si osserva in generale che le deformazioni crescono col tempo; se le sollecitazioni sono contenute entro certi limiti la deformazione cessa di crescere dopo un certo tempo e si stabilizza su un valore determinato; col crescere del carico sollecitante si arriva però a condizioni per le quali gli allungamenti crescono continuamente. Si giunge , dopo un certo tempo , alla rottura della barretta ; il tempo per arrivare alla rottura dipende dalla sollecitazione; sul grafico dimostrativo di fig.88, si ha l'andamento degli allungamenti in funzione del carico per sollecitazioni crescenti; tutte le provette sono state4 cimentate ad uguale temperatura.
 
Il carico limite per cui la deformazione che si verifica rimane praticamente costante col tempo, si chiama '''limite di scorrimento viscoso'''. Lo scorrimento viscoso o scorrimento plastico permanente è la deformazione permanente di un materiale sottoposto, ad alta temperatura, a sforzo costante; si manifesta al di sopra della temperatura di scorrimento, coincidente con la temperatura di cristallizzazione. Questo limite si abbassa rapidamente da certe temperature in poi;
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Il comportamento dei materiali sotto carico ad alta temperatura viene accertato mediante delicate esperienze di lunga durata.
 
Il problema dei materiali , dei trattamenti termici inerenti e delle loro lavorazioni è in realtà il problema fondamentale della costruzione effettiva delle turbine.
 
I progressi dei materiali sono stati negli ultimi anni imponenti.