Généralités sur les turbines et calculs

[dB-)]

Bonjour,

je mets en ligne dans le message suivant un petit document qui peut éventuellement vous aider à sélectionner une turbine d'occasion ou neuve.

Une même turbine peut être présentée de différentes façons dans des petites annonces (par ex. sur http://www.gebrauchtturbine.de/index.htm ).

Meilleures salutations

dB-)

[dB-)]

Ci-dessous les mises à jour de cette fiche sur les turbines ...

[gilles]

Bonsoir, d'où vient votre formule Q = D² . racine (H) ? je ne la retrouve pas dans les livres sur les turbines. Merci

[dB-)]

Bonjour,

bonne question,

elle vient du carnet de mon grand-père
qui travaillait dans l'industrie après guerre !
et vendait des machines à vapeur,
comme des rouleaux compresseurs (ça rime presque tout ça !)

J'ai fait des recherches, et on la retrouve aussi dans une note de M. Michel Ussel parue sur le site des Moulins à eau, ici :

http://www.moulinaeau.org/tous/techniqu ... TEURS.html

On la retrouve enfin dans d'anciens documents américains ou mexicains sur les turbines, mais avec des coefficients propres aux unités utilisées (cfpm, etc): voir ci-dessous.

Pour être 'un poil' plus précis, on peut aussi utiliser les formules indiquées dans le document ci-joint.

Comme déjà indiqué, tout ceci ne permet que de réaliser une approche du problème, et d'estimer si oui ou non, et en l'absence de toute autre information, la turbine que vous avez dénichée dans un hangar quelconque peut être utilisée sur votre site.

Pour avoir des résultats plus précis (si besoin, à voir), il faut ensuite se pencher sur la géométrie de la turbine, l'état des surfaces, et la modéliser au moyen d'un logiciel de CAO 3D en liaison avec un logiciel de calculs hydrauliques.

La plupart du temps, pour de petites installations, avec des budgets limités, cela n'est pas nécessaire.

dB-)

[tactic]

Bonjour,

J'ai peut être trouvé une turbine pour ma future pico centrale. Elle est en bon état, elle a été révisée. par contre le vendeur ne l'a jamais installé et ne peut me transmettre des références techniques fiables. Son diamètre est de 55 cm. Comment mesurer le débit avalable sous une chute de 4,50 m ? Y a -t -il une formule qui permettrait de la calculer (je pense bien utilsier la vitesse de l'eau (Racine de 2GH) à laquelle je pourrais multiplier la surface de la turbine ,mais je toruve un débit max qui me parait élevé. Je vous remercie à l'avance. Comment estimer le rendement d'une machine d'occasion qui fonctionnerait à son débit maximum ?
Une personne m'a donné la formule suivante : diamètre au carré x racine carré de la hauteur de chute x 1000 (résultat en l/sec). Mais apparemment il est le seul à l'utiliser.

Merci à tous ceux qui prendront le temps de me répondre, si réponse il y a....

Bonne soirée.

[dB-)]

Bonjour,

il y a plusieurs formules qui permettent d'estimer le débit, elles donnent des résultats différents entre elles ... Plus la formule est simple, plus elle est approximative, et plus vous aurez de paramètres, plus fine sera l'estimation.

a) Si vous avez juste le diamètre de sortie D (en m) et la chute H (en m) vous pouvez estimer le débit Q (en m3/s) avec :

Q = D².racine (H) ce qui donne dans votre cas Q = 0,55² . racine (4,5) = 0,64 m3/s

b) Si vous avez les diamètres d'entrée D1 et de sortie D2 du rotor (roue) ainsi que la chute H, vous pouvez utiliser la fiche 'Estimation des caractéristiques d'une turbine' que j'ai placée dans le forum Echange d'informations, Aide à la sélection d'une turbine.

c) Il existe encore d'autres méthodes, l'une est basée elle aussi sur les diamètres D1 et D2 : avec ces deux diamètres qui déterminent la forme de la roue, on peut estimer la vitesse spécifique Ns de la turbine (en la recherchant dans un tableau qui présente différentes formes de roues avec des Ns différents), et de là on déduit par calcul Kcu, N, P, et Q.

Si vous voulez une estimation précise, il faut obtenir au départ un maximum d'informations : diamètres D1 et D2, hauteur et nombre des directrices, épaisseur des directrices au niveau du rotor, et diamètre de l'arbre.

La précision à attendre de ces calculs est de l'ordre de 10 à 20%

dB-)

[tactic]

Merci pour ces infos précieuses. Je vais aller revoir la turbine. Est ce qu'à l'oeil nu, on peut mesurer les D1 et D2 du rotor ainsi que les autres mesures nécessaires. Je pense que pour le nombre des directrices c'est OK, pour la hauteur, qu'entend t-ton par hauteur. Auriez vous par hasard un schéma qui repréciserait les différentes mesures à prendre de manière à ne pas faire d'erreur dans la prise des mesures. Comme vous le constatez au travers de mon email, je ne suis pas très "technicien", mais on se soigne....
Merci encore pour votre aide.

[dB-)]

Bonjour,

ci-dessous un schéma en coupe tiré du document Suisse PACER de 1995 Turbines hydrauliques N° ISBN 724-247 1f (que l'on peut télécharger gratuitement en format pdf) et les photos de la turbine que j'avais rénovée il y a quelques mois.

Sur la photo de la turbine assemblée, on voit nettement les directrices : il est facile de les compter, et de mesurer la 'hauteur' du distributeur.

A l'intérieur de la turbine il y a la roue (2ème photo : toutes les directrices ont été déposées) :

- l'eau arrive par l'extérieur via le distributeur : il faut mesurer ou estimer le diamètre d'entrée d'eau du rotor D1 (pas évident si tout est fermé)

- l'eau ressort par l'aspirateur : il faut mesurer ou estimer le diamètre de sortie d'eau du rotor D2 (semblable au diamètre intérieur de l'entrée d'aspirateur).

dB-)

[tactic]

Merci beaucoup. Entre temps j'avais trouvé sur votre forum un schéma explicatif. Il suffit de chercher !
En fait je suis partagé entre le fait d'investir un somme conséquente (autour de 50 k€ sans le génie civil que je garde en partie pour moi et ma famille) pour un équipent à neuf d'une kaplan avec une prise en charge du montage.... te le fait de construire mon projet sur l'achat d'une turbine FRANCIS d'occasion (qui boirait 640 l sous 4,50 OU 676 L sous 5 m de chute). Prix de cette turbine révisée 6500 €, ce qui parait honnête. par contre, je n'ai aucune idée du rendement qu'on pourrait estimer au niveau de la turbine. OK pour la généartrice asynchrone et la régulation du sytème. Budget sur le schéma "occasion" 25 k€ envion.

L'installateur que j'ai conctacté m'a interpelé sur les courbes de débit que j'établis toutes les semaines depuis 6 mois. J'utilise 2 techniques :
la méthode du flotteur (bouteille d'eau à moitié remplie) dont je mesure la vitesse sur 66 m de buse homogène (canal d'amenée) à laquelle je mulltiplie la section d'eau.
La méthode de calcul du débit au travers d'une vanne (prise d'eau).

Jusqu'à aujourd'hui, j'utilisais la méthode du flotteur qui affichait des résultats inférieurs (autour de 500 l/sec) contre des résultats multiplisés par 1,6 dans le cas de la vanne. Or la personne avec qui j'ai discuté me dit que la seconde méthode est beaucoup plus fiable. Je suis un peu déconcerté car en fonction du débit le projet prendrait une autre envergure....et le surcout de l'investissement à neuf pourrait assez rapidement être compensé....

Sur cette question des mesures de débit qu'enpensez vous SVP, avez vous déjà été confronté à ce genre de doute ?
Je vous remercie pour vos réponses et votre aide.

[dB-)]

Bonsoir,

Concernant les rendements :

le rendement de votre turbine Francis d'occasion, si elle est en bon état, est probablement de l'ordre de 80 % à pleine charge, et chutera assez vite à charge partielle. La courbe de rendement de votre équipement en turbine Kaplan neuve vous est fournie par le constructeur et normalement elle se comporte mieux à charge partielle. La comparaison entre les deux est indiquée ci-dessous, dans un graphique tiré du document Suisse PACER Turbines Hydrauliques de 1995 N° ISBN 724-247 1f

Concernant le débit :

A priori, mais sans avoir vu ni le canal d'amenée, ni la vanne (ce qui incite à la prudence), la mesure au niveau de la vanne est en effet probablement plus précise que la méthode du flotteur, si l'ouverture est 'propre' et que la mesure de la hauteur de lame d'eau h se fait bien à une distance de l'ordre de 4 * h en amont de la vanne.

On a alors un débit Q = k. L . h . racine (2.g.h) avec k de l'ordre de 0.4, Q en m3/s, L largeur de l'ouverture en m, et h hauteur de la lame d'eau en m, soit encore Q = 1,77 . L . h^1,5

Vous pouvez peut être aussi trouver des informations sur votre cours d'eau sur le site http://www.hydro.eaufrance.fr/

L'évolution du débit sur l'année vous indiquera l'importance ou non d'un bon comportement en charge partielle.

Elle est aussi importante dans le choix de la tarification que vous prendrez : tarif à 1, 2, 4 ou 5 composantes...

Normalement aussi, si vous avez un droit d'eau ou une autorisation d'exploiter la rivière, la valeur du débit maximum prélevé doit y être indiquée, ainsi que celle du débit réservé.

Le choix de la solution finale est un mélange de doutes, de certitudes, d'intuition, de calculs, d'évaluation du temps disponible et des ressources et moyens techniques et financiers, etc... et n'est pas simple !! LEs deux solutions sont possibles, chacune avec ses avantages et ses inconvénients !

De toute façon, le choix de produire de l'électricité verte est le bon !

dB-)