Généralités sur les turbines et calculs

[Gil De Witte]

Je vous remercie beaucoup, figurez-vous que c'est toujour ce que j'ai obtenu avec les hélices du commerce ( jetski, propulseur d'étrave), mais lors de la fabrication de "ma" Kaplan, je me suis tompé de coté pour les profilage de la premiere aube et m'en suis aperçu pendant le polissage ! Dès lors je me suis posé LA question.
Sinon l'instalation avec le tube diffuseur conique,et le distrbuteur à aubes variable est encouragante, le flux sortant est bien vertical sans filets rotatifs, mais les hélice testée ne possèdent pas le pas me procurant asser de couple pour la pmg.
O.k merci quand même, je vous tiendrai au courrant si vous le désirez de l'évolution de la construction de "ma" Kaplan à pas variable à l'arrêt. GIL

[dB-)]

Bonsoir,

pour information, voilà à quoi ressemble la roue sur les mini turbines hélice PowerPal :

Roue sur mini turbine hélice.png

Sur ces très petites turbines, le rendement est assez faible (jamais mesuré, probablement autour de 50 à 60 %), mais le but est d'avoir une installation rustique qui fournit quelques centaines de Watt à partir d'une chute de 1.40 m environ et quelques dizaines de l/s.

dB-)

[CF21]

juste un détail, je lis en légende de la photo ci-dessus :

Hémisphère nord:sens horlogique, c'est logique

Que vous soyez dans l'hémisphère Nord ou Sud, vous faites tourner l'eau de votre turbine dans le sens que vous voulez ! (...) Les forces de Coriolis sont négligeables : ce sont elles qui, statistiquement, vont faire tourner l'eau plutôt dans un sens ou dans l'autre dans un siphon, selon que l'on est dans l'hémisphère Nord ou Sud, ledit siphon étant au départ dans une chambre totalement symétrique, comme une baignoire. Sur votre photo, c'est la forme de la goulotte d'aspiration qui provoque la rotation à droite, c'est tout !

Coriolis est en effet négligeable à petite échelle et, sauf erreur, la "logique" aurait été... sens horaire inversé dans l'hémisphère Nord. Comme les cyclones sur l'Islande :

692px-Iceland_A2003247_1410.jpg

L'ordre de grandeur de l'accélération de Coriolis est de 0,0001 m/s/s pour une eau s'écoulant à 1m/s, voir le calcul sur la page Wiki, donc la moindre influence locale sur l'écoulement aura probablement plus d'effet que Coriolis.

[CF21]

Sinon, pour illustrer ce qui était dit plus haut, voici les triangles de vitesse dans une turbine élémentaire (où l'eau parcourt M1 > M > M2) et le détail du triangle des vitesses en sortie de roue. Extraits du traité de Varlet 1964 (Turbines hydrauliques et groupes hydroélectriques, Eyrolles).

VarletTriangle01.jpg

VarletTriangle02.jpg

Dans le schéma ci-dessus, V2 est la vitesse absolue de sortie de la turbine, composée de W2 la vitesse relative et U2 la vitesse d'entraînement.

Donc le but du jeu (si je comprends bien), c'est que l'eau adopte une vitesse de sortie la plus faible possible (sinon c'est de l'énergie cinétique perdue, quoique partiellement récupérée par l'aspirateur) et une vitesse dans la direction méridienne (verticale) plutôt que giratoire, l'idéal étant un alpha 2 (sur le 2e schéma) à 90° (cela plonge droit vers le bas).

Se le représenter vectoriellement n'est déjà pas facile, l'appliquer à un calcul réel sur site ne doit pas être plus aisé, quant à le réaliser pratiquement sur une turbine artisanale Mais enfin bonne chance, il faut bien essayer :P Je ne sais pas si l'on peut dégager quelques principes constructifs de base, le genre de règle qui sera toujours valable et qui évite de tâtonner en faisant des grosses bévues.

[Gil De Witte]

Merci encore, j'aurai du vous connaitre plus tot, vieux motard que jamais.
Connaitriez-vous un ratio en général, du diamètre moyeu/diamètre extérieur hélice ? Puis-je me baser sur les hélice du commerce? Allez la dernière pour ce soir:Quel est la différence entre 3 ou 4 pales?
Etant candide mais pationné j'espère ne pas vous encombrer avec ces questions basiques. Non, je ne compte pas réinventer l'eau chaude, mais tout le moins tirer un peu de "jus" de cette riviere, pour s'amuser....
Victor Kaplan: Je n'ai fait que réaliser ce que les fleuves ce raccontent depuis des milliers d'années.

Gil

[Ticapix]

Bonsoir,

Le rapport classique d/D pour une roue 4 pales verticale de basse chute est de 0.4 à 0.38
Pour une roue 3 pales plus souvent pour des bulbes ou équivalent ce rapport peut descendre à 0.34. En dessous, il devient difficile de loger le mécanisme de mouvement des pales.

Une roue hélice variable ou pas, est caractérisée par son N11 et son Q11
4 pales : N11 entre 140 et 175 Q11 entre 1.7 et 2.2
3 pales: N11 entre 180 et 210 Q11 entre 2.5 et plus de 3.5

Relations N11 et Q11
Exemple machine verticale 4 pales profil type ZZT03 (Chine) chute nette 2 m
N11 = 172
Q11 à rendement maxi = 1.75 Q11 = maxi 2.1

Pour savoir ce qu'une roue de 1m60 de diamètre va donner sous 2 m
Vitesse de rotation : ( 172 * 2¨0.5)/1.6 => 152.02 tours
Débit a rendement maxi : 1.75 * 1.6² * 2^0.2 => 6.33 m3/s
Débit maxi : 2.1 * 1.6² * 2^0.5 => 7.6 m3/s

Cdt

TG

[youpatou]

Bonsoir à tous, je suis nouveau sur le forum, actuellement je travail dans le secteur de l'hydroélectricité en tant qu'électricien, si quelqu'un pourrez m'aider dans le calcul de la puissance en sortie d'arbre d'une turbine Kaplan de 96 chevaux soit 96*0.736kw=70.65kw. es la puissance brute sans le rendement? ou la puissance en sortie d'arbre ? Merci.

[ericnoharet]

Bonsoir,
On parle en principe de sortie d'arbre.
Mais d'où sort le chiffre de 96cv

Eric

[youpatou]

en fait j'ai trouver ca sur une Fiche décrivant les caractéristiques de l'installation, Avec pour la turbine Camille DUMONT établie pour donner 96 Chevaux sous 3 m de chute et 3 m3/s, turbine à axe vertical avec accouplement par courroie, la roue entrainante formant un volant de 1m60 de diamètre tournant à 235 t/min. merci

[ericnoharet]

Bonsoir,
C'est pas déconnant.
Puissance brute 90kw avec un rendement de 85% environ on retrouve la puissance à l'arbre.

Eric