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• turboespantori

Nel presente lavoro di tesi si effettua il progetto di dettaglio di un banco prova per la valutazione delle performance di una grid-valve da inserire in turboespantori assiali.
La progettazione si sviluppa a partire da design preliminare concettuale fornito da Nuovo Pignone Tecnologie S.r.l. compatibile con alcuni requisiti di installazione e fattibilità. La finalità della prova è valutare le perdite a valvola chiusa.
Nella parte introduttiva si descrive il componente in cui si va a inserire la valvola, la turbina a vapore con estrazione controllata e la grid-valve stessa, indicando quale sia la sua funzione e le sollecitazioni di interesse per lo sviluppo del banco di prova. La grid valve è un componente che permette che permette l'estrazione di vapore dalla turbina e riduce le perdite di energia del vapore come si hanno con le valvole di estrazione solitamente utilizzate.
Si procede poi col descrivere il concept del banco di prova al quale vengono apportate varie aggiunte e con lo svolgimento del progetto di dettaglio.
La prova consiste nel far ruotare due provini cilindrici di opportune dimensioni con una camera al loro interno che viene pressurizzata. Tale configurazione permette di riprodurre la funzione della valvola. Si valuta dunque quale sia l’effetto delle perdite di fluido misurando la coppia necessaria alla rotazione relativa dei due cilindri.
Il banco di prova è composto di vari elementi: il principale è il provino, costituito da due cilindri, uno superiore e uno inferiore, di cui il primo con una camera che verrà pressurizzata durante la prova e il secondo con un canale per permettere l’adduzione di fluido. È presente poi un item per l’applicazione della coppia, un torsiometro per la sua misura, un martinetto per l’applicazione del carico di serraggio e una cella di carico per la sua valutazione. Il tutto è sorretto da un’opportuna struttura di travi e piastre che deve essere verificata sia a resistenza che rigidezza.
Oltre al dimensionamento dei vari componenti forniti se ne sono aggiunti alcuni dopo un'attenta revisione del progetto concettuale e una valutazione delle misure necessarie per lo studio del fenomeno della penetrazione del fluido.
Si conclude con l’indicazione della modalità di elaborazione dei dati ricavati dalla prova attraverso modelli agli elementi finiti e col definire un coefficiente indicativo del fenomeno di studio. Quest’ultimo è scelto alla luce di lavori presenti in letteratura (riassunti in una sezione dedicata) e dei risultati ottenuti dai modelli elaborati col metodo degli elementi finiti.
Vari sono gli studi presenti in letteratura, alcuni di notevole complessità che tengono in conto di molti fattori. In questo lavoro si è cercato di unire i risultati ottenuti in questi studi e di elaborare un coefficiente che permettesse la valutazione del fenomeno per casi reali in modo piuttosto semplice.
Fondamentale è la fase di post-processing, poiché non viene fornito direttamente il coefficiente di attrito e il modo in cui il fluido percola tra le superfici ma si ricava tale informazione utilizzando le misure a disposizione ed elaborando opportunamente i dati a disposizione.
Infine, si descrivono in dettaglio le modalità di prova, definendo precisamente i vari passaggi da seguire per una corretta misura e lettura dei dati necessari.
Si conclude mostrando gli sviluppi futuri e indicando le criticità del progetto. Nell’ultima parte sono presenti gli allegati con i codici Ansys e i disegni di dettaglio degli elementi dimensionati.