Turbines Dive

[dB-)]

Bonjour,

les turbines hélice, Kaplan et Francis sont 3 formes semblables d'une turbine à réaction.

Pour un rapport "débit / chute" élevé on utilise des turbines à vitesse spécifique élevée pour avoir une vitesse à l'arbre intéressante : par exemple dans l'usine marémotrice de la Rance, chaque bulbe comprend une roue Kaplan à 4 pales pouvant prendre pas loin de 300 m3/s sous une dizaine de mètres de chute en tournant à 93.75 tr/min (alternateur à 32 paires de pôles en direct), vitesse spécifique de l'ordre de 900.

Plus le rapport "débit / chute" diminue, plus on diminue la vitesse spécifique, pour garder une vitesse à l'arbre usuelle, et la forme de la roue passe progressivement d'une roue à 3 pales à une roue à 4 pales, puis 5, 6 .. jusqu'à une roue dite Francis.

Si les pales sont orientables, c'est une roue Kaplan, sinon une hélice ou une Francis.

Ma perception est que la roue Hax dont vous parlez est une roue Francis mécano-soudée (à entrée oblique et non radiale).

2021-09-10_075948.png

Pour une roue à géométrie fixe la courbe de rendement est d'autant plus pointue que la vitesse spécifique est élevée, donc plutôt pointue pour une hélice rapide et assez plate pour une Francis lente.

La roue Kaplan pouvant modifier sa géométrie présente toute une plage de vitesses spécifiques et offre à tout instant le meilleur rendement quand le débit varie.

Bonne journée

dB-)

[Zutdeleau]

Bonjour,

les deux courbes peuvent être justes ...

La première courbe est probablement celle d'une turbine prenant le débit maximum (distributeur ouvert complètement), mais sous une hauteur de chute variable : dans ces conditions, le "remplissage" de la roue se fait toujours bien, la variation de vitesse permet d'avoir un triangle des vitesses respecté alors même que la vitesse d'eau varie (en fonction de la chute), et le rendement à hauteur de chute partielle n'est pas trop mauvais. Dans la pratique une telle utilisation de turbine est assez rare (par exemple, chute variant entre 2 et 6 m avec toujours le débit maximum).

La seconde courbe est probablement celle d'une turbine prenant un débit variable (selon le réglage du distributeur) sous une chute relativement constante (pas vraiment précisé non plus), donc beaucoup plus réaliste, et là on voit les limites de la variation de vitesse. A chute constante, quand on ferme le distributeur, le débit diminue et le "remplissage" d'une roue à pas fixe est moins bon : dans une Kaplan DR les pales se resserrent à petit débit et les filets d'eau restent bien guidés, ici ce n'est pas le cas, et le rendement s'écroule malgré la variation de vitesse.

Question rendement, une roue à incidence fixe, même en vitesse variable, ne peut pas rivaliser avec une roue à incidence variable et vitesse fixe.

Pour bien apprécier les performances d'une turbine il faut disposer de sa colline de rendement, voici celle que je trouve pour une turbine hélice (pas fixe) à distributeur réglable, vitesse variable, et dimensionnée pour prendre 3 000 l/s @ 3 m de chute :


2019-04-02_073806.png


La courbe montre qu'à chute constante la variation de vitesse ne sert pas à grand chose :

- à 3 000 l/s @ 3 m @ 300 tr/min on est à 92 % de rendement
- à 1 500 l/s @ 3 m @ 300 tr/min on est à 50 % de rendement

Ces courbes donnent le rendement de l'eau à l'arbre, ensuite il faut déduire les pertes de la transmission (si elle existe), les pertes du générateur, et les pertes du variateur de vitesse, qui n'est "bypassé" qu'à vitesse nominale (en mode hybride).

Ce type de turbine a des atouts, mais pas au niveau du rendement (simple avis personnel, et je peux me tromper, comme tout le monde )

Bonne journée

dB-)

Salut Didier, c'est quoi ce logiciel sur la capture d'écran ? Avez-vous un logiciel de conception de turbines que vous pouvez partager avec un novice enthousiaste ?

[dB-)]

Bonjour,

j'utilise plusieurs logiciels de calcul de turbines, transmissions, roulements, RDM, électricité, automatisme, etc.. et beaucoup de feuilles de tableurs "maison" pour les cinématiques de dégrilleurs, vérins, vannes, groupes hydrauliques, accumulateurs, etc..

Je donne les informations chaque fois que c'est possible, si je ne le fais pas c'est pour des raisons de copyright ou d'intérêt commercial !

Bonne journée

dB-)

[Minika]

Salut,

Quel est l'impact de la variation de vitesse sur le rendement de la turbine hélice à chute constante ?

[endeavour]

Bonjour,

j'utilise plusieurs logiciels de calcul de turbines, transmissions, roulements, RDM, électricité, automatisme, etc.. et beaucoup de feuilles de tableurs "maison" pour les cinématiques de dégrilleurs, vérins, vannes, groupes hydrauliques, accumulateurs, etc..

Je donne les informations chaque fois que c'est possible, si je ne le fais pas c'est pour des raisons de copyright ou d'intérêt commercial !

Bonne journée

dB-)

Compréhensible, d'ailleurs. Quelle est votre expérience avec cette logiciel Turbnpro ? Est-ce qu'elle fonctionne bien pour les calculs de Kaplan à faible tête ?