14-07-2024 - basic concepts of energy systems - Combustion and turbines [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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ENGLISH
14-07-2024 - Education - Combustion and turbines [EN]-[IT]
With this post I would like to provide some brief information regarding the technical topic mentioned in question
The context in which we operate is that of energy machines.
(code notes: 940-840)

Combustion and turbines
Combustion is the fundamental process for energy production in systems using fossil fuels, but the efficiency and environmental impact differ significantly between complete and incomplete combustion. We can also say that combustion is a chemical oxidation-reduction reaction accompanied by heat development: This last event is also called an exothermic reaction.
Very important:
Combustion plays a fundamental role in the operation of gas turbines, directly influencing efficiency and performance.

combustion - excess air
The excess air in a combustion process varies between 5-15% for gaseous fuels
Note: in order to facilitate combustion, operate with an excess of air to avoid unburnt substances.

excess air - combustion process
The excess air supplied in a combustion process is essential to overcome the inevitable asymmetries in the distribution of air to the burner and avoid unburnt

excess air - solid fuels
The excess air supplied in a combustion process varies between 40-80% for solid fuels

Calorific value - definition
Calorific power is defined as the energy, per unit of mass, that must be subtracted from the products of a reaction to bring them to the initial temperature of the reactants, in the case of ideal combustion, i.e. without unburned substances.
We can also describe it as follows.
The calorific value of a fuel is the quantity of heat released during the complete combustion of a unit of mass or volume of the fuel itself.
The units of measurement involved are the following.
It is usually expressed in units of energy per unit mass (joule per kilogram, J/kg) or per unit volume (joule per cubic meter, J/m³).

loss of power - causes
Power losses in gas and steam turbines can result from:
kinetic energy loss at exhaust
loss due to ventilation effect
loss due to kinetic energy at the distributor

The causes of power losses in gas and steam turbines can be generated by: fluid leaks, fluid dynamic friction in the surfaces of the rotor disks, fluid dynamic friction in the ducts.

Conclusions
The characteristic energy losses of turbomachines (gas turbines) are essentially those deriving from fluid dynamic friction in the ducts and those due to the possible incorrect direction of the fluid at the entrance of the interblade channels with respect to the direction of minimum resistance.

Request
Have you ever seen what a gas turbine looks like?

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[ITALIAN]
14-07-2024 - Education - Combustione e turbine [EN]-[IT]
Con questo post vorrei fornire alcune brevi nozioni a riguardo dell’argomento tecnico citato in oggetto
Il contesto in cui operiamo è quello delle macchine energetiche.
(code notes: 940-840)

Combustione e turbine
La combustione è il processo fondamentale per la produzione di energia nei sistemi che utilizzano combustibili fossili, ma l'efficienza e l'impatto ambientale differiscono significativamente tra la combustione completa e incompleta. Possiamo anche dire che la combustione è una reazione chimica di ossidoriduzione accompagnata da uno sviluppo di calore: Quest’ultimo evento è detto anche reazione esotermica.
Importantissimo:
La combustione gioca un ruolo fondamentale nel funzionamento delle turbine a gas, influenzando direttamente l'efficienza e le prestazioni.

combustione - eccesso d'aria
L'eccesso d'aria in un processo di combustione varia tra il 5-15% per combustibili gassosi
Nota: al fine di facilitare la combustione si opera con un eccesso d’aria per evitare incombusti.

eccesso di aria - processo di combustione
L'eccesso di aria fornito in un processo di combustione è indispensabile per ovviare alle inevitabili dissimmetrie nella distribuzione dell'aria al bruciatore ed evitare incombusti

eccesso di aria - combustibili solidi
L'eccesso di aria fornito in un processo di combustione varia tra il 40-80% per combustibili solidi

Potere calorifico - definizione
Si definisce potere calorifico l’energia, per unità di massa, che bisogna sottrarre ai prodotti di una reazione per portarli alla temperatura iniziale dei reagenti, in caso di combustione ideale, ovvero senza incombusti.
Possiamo anche descriverlo come segue.
Il potere calorifico di un combustibile è la quantità di calore rilasciata durante la combustione completa di una unità di massa o di volume del combustibile stesso.
Le unità di misura coinvolte sono le seguenti.
Di solito viene espresso in unità di energia per unità di massa (joule per chilogrammo, J/kg) o per unità di volume (joule per metro cubo, J/m³).

perdita di potenza - cause
Le perdita di potenza nelle turbine a gas e a vapore possono derivare da:
perdita per energia cinetica allo scarico
perdita per effetto ventilante
perdita per energia cinetica al distributore

Le cause di perdite di potenza nelle turbine a gas e a vapore possono essere generate da: fughe di fluido, attrito fluidodinamico nelle superfici dei dischi rotorici, attrito fluidodinamico nei condotti.

Conclusioni
Le perdite energetiche caratteristiche delle turbomacchine (turbine a gas) sono essenzialmente quelle derivanti dall’attrito fluidodinamico nei condotti e quelle dovute alla possibile non corretta direzione del fluido all’ingresso dei canali interpalari rispetto alla direzione di minima resistenza.

Domanda
Avete mai visto com'è fatta una turbina a gas?

THE END