Turbines hélice

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dch27
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Re: Turbines hélice

Message par dch27 »

Beau projet!
je suis étonné que les anciens aient installé une Sagebien de 5m pour finalement sortir dans les 800w mecanique soit 1cv seulement. Pour un moulin a tan c'est quand même pas assez.
Vous êtes sur que vous ne devriez pas avoir un peu plus d'eau en débit ou en hauteur ou les deux?: on vous aurait pas fait un trou dans le bief par hasard ? ou détourné l'eau pour motif de renaturation ou irrigation sauvage ?
Quel est la largeur du coursier ?
dc
jp28
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Re: Turbines hélice

Message par jp28 »

Le débit du Loir à Châteaudun varie énormément au cours de l'année, au printemps le débit moyen est de 2,5 m3/s, mais il se divise en 2 bras et nous sommes sur le bras secondaire, donc environ 1 m3/s !
D'autre part, on se limite à 200 l/s pour pouvoir produire plus longtemps dans l'année.
Le coursier fait environ 3 m de large.

JP
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dB-)
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Re: Turbines hélice

Message par dB-) »

Bonsoir,

une "mauvaise" turbine hélice qui nous produit 200 W maxi en période hivernale

C'est un début ! :super:

Nous partons sur un débit de 200 l/s (qui est largement dépassé en période hivernale), avec la chute de 0,70 m, un rendement de 60% (construction artisanale !), une vitesse de rotation de 1200 tr/mn, nous devrions obtenir 824 W

Ooops ! ça tourne trop vite ! Pour turbiner 200 l/s sous 0.7 m de chute vous pouvez réaliser une petite turbine hélice avec une roue à 4 pales ayant un Ns d'environ 760, ce qui donne une roue d'environ 370 de diamètre, qui délivrera environ 1.2 kW à l'arbre à 360 tr/min, le tout avec un distributeur (fixe, c'est plus simple) de 150 de haut. Eventuellement vous tournez à 375 rpm et vous entrainez en direct un PMG à 8 paires de pôles.


La feuille de calcul que j'avais (un peu trop rapidement) mise en ligne il y a des années est je pense sérieusement vérolée quelque part (désolé), et je ne m'en sers jamais ... :rouge: Il faudra que je la corrige à l'occasion.

quelques points m'interpellent, par exemple le diamètre du moyeu

En effet pour des petites turbines hélice, le diamètre relatif du moyeu peut être assez important, ce qui simplifie les pales (moins de vrillage, moins de problèmes) et une valeur entre 0.4 et 0.6 convient parfaitement.

L'autre feuille de calcul que vous citez donne des résultats semblables à ceux ci-dessus (sauf le diamètre de moyeu, trop faible)

Ci-dessous l'aspect d'une roue semblable, Ns = 760, diamètre 400

2012-09-20-12h01m42 b.jpg
Runner 400 mm.pdf

Bonne soirée

dB-)
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jp28
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Re: Turbines hélice

Message par jp28 »

Merci Didier pour votre réponse constructive et encourageante !

J'avais retenu 1200 tr/mn car (d'après les feuilles excel), ça nous permettait de conserver le manteau de notre proto (diamètre intérieur = 307 mm)
Pour le moyeu du proto, il est en 168 extérieur, mais nous sommes prêts à tout revoir pour gagner en performance ! ( Nous sommes évidemment limités par le budget ! et nous voulons fabriquer cette turbine au maximum avec nos moyens, conscients qu'on perdra en rendement)
Pour l'entraînement du PMG, on envisage poulies - courroies.

Bonne soirée
JP
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dB-)
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Re: Turbines hélice

Message par dB-) »

Bonsoir,

turbiner 200 l/s @ 0.7 m de chute tout en gardant le manteau de 307 demande une vitesse spécifique de 1100 !

Ça fait beaucoup, et je n'ai jamais essayé, mais pourquoi pas .. Rappel, plus la vitesse spécifique est élevée et plus la courbe de "rendement vs débit" est pointue, cette turbine ne sera donc efficace qu'à son débit nominal, en dehors son rendement s'écroulera.

Donc ici une roue de 306, peut-être à 3 pales (pour limiter les pertes par frottement), qui donnera environ 1.2 kW à l'arbre @ 560 tr/min, un distributeur de 150, des formes fluides et un état de surface impeccable (because vitesses relatives "eau/surfaces" importantes)

Avec cette vitesse spécifique élevée, le rôle de l'aspirateur est primordial, il y a environ 54% de puissance à récupérer. Le plus simple et le plus efficace est un aspirateur vertical droit conique, ici par exemple diamètres 306 et 600 (vitesse de sortie d'eau 0.7 m/s), longueur 1300, plongeant dans une fosse sous la turbine, espace libre en dessous minimum 600 pour un bon écoulement de l'eau.

Sinon un aspirateur coudé, plus compliqué, plus coûteux et un peu moins efficace, mais nécessitant moins de génie civil : entrée verticale ronde diamètre 306, coude et évasement vers une sortie rectangulaire horizontale de par exemple 650 de large par 450 de haut (soit à nouveau une vitesse d'eau en sortie de 0.7 m/s).

Remarque, pour éviter les entrées d'air le haut du distributeur doit se situer à disons 40 cm sous la surface de l'eau, ce qui donne à la louche :
  • 0 cm : surface de l'eau amont
  • - 40 cm : haut du distributeur
  • - 55 cm: bas du distributeur
  • - 65cm : centre de la roue
  • - 70 cm : niveau aval et haut de l'aspirateur vertical droit conique
  • - 110 cm : radier du canal de fuite
  • - 200 cm : bas de l'aspirateur
  • - 260 cm : radier de la fosse sous l'aspirateur
Bonne soirée

dB-)
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Re: Turbines hélice

Message par jp28 »

Bonjour,
Merci Didier pour cette réponse très détaillée,

J'ai dessiné (schématiquement) les 2 versions, avec le coude, beaucoup, beaucoup moins de génie civil !!!
Même si on perd un peu en efficacité, je pense qu'on va s'orienter vers cette solution.

Bonne soirée
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fritsch
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Re: Turbines hélice

Message par fritsch »

Bonsoir,
Voici mon projet d'auto construction d'une turbine de 3 KW.
Mon problème était l'hélice et la génératrice.
Donc j'ai acquit une turbine asiatique ( pas cher) avec hélice de 200mm et génératrice à aimant.
turbine.jpg
Comme en parlait DB- (page 24) il y a beaucoup de point à revoir.
-les bavure sur l'hélice, les joints, l'axe à refaire, etc.
helice_bavure.jpg
la turbine modifier sera intégré dans une bâche semi spirale avec vanne et un aspirateur de 1.20m.
turbine_2.jpg
bache_3.jpg
Dés que la rivière aura assez d'eau je ferait des essais de production, je n'espère pas avoir un bon rendement (50%) mais quand même 2.5 Kw (chute 5 m, 110 l/s).

Bonne soirée
JL
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dB-)
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Re: Turbines hélice

Message par dB-) »

Bonjour,

en effet il y aura un peu de travail pour améliorer le rendement et la fiabilité de l'engin : roue brute de fonderie trempée dans le pot de peinture, ou même peut-être la turbine complète ;-)

On trouve parfois de très bons matériels en provenance de ce pays, mais souvent c'est à mettre au recyclage quelques jours après réception.

J'avais acheté (assez cher !) il y a quelques années par curiosité un petit PMG à un importateur français, puis je l'ai démonté et testé :

- intérieur rouillé
- roulements trop petits, mal montés, rouillés, avec beaucoup de jeu
- beaucoup de vibrations, et performances en dessous des promesses

2015-07-07-16h11m47.JPG
2015-07-07-16h12m09.JPG
2015-07-07-16h16m13.JPG
2018-01-13-16h18m45.JPG

Une annonce de don étant restée sans suite, l'engin est parti au recyclage !

Tenez-nous au courant de la suite !

Bonne journée

dB-)
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Re: Turbines hélice

Message par jp28 »

jp28 a écrit : 18 juin 2023, 18:37 Bonjour,
Merci Didier pour cette réponse très détaillée,

J'ai dessiné (schématiquement) les 2 versions, avec le coude, beaucoup, beaucoup moins de génie civil !!!
Même si on perd un peu en efficacité, je pense qu'on va s'orienter vers cette solution.

Bonne soirée
De retour, après un certain flottement !
Après avoir lu le document sur les usines de très basse chute de M. A. Argenson, https://www.shf-lhb.org/articles/lhb/pd ... 986007.pdf , nous nous sommes dit : pourquoi ne pas faire un modèle réduit de ce qui fonctionne ? et en particulier, la centrale de La Roque Bouillac dont on voit le plan !
Nous y voyons les avantages suivants :
- travaux de génie civil extrèmement réduits
- les opérations d'entretien peuvent être faites en atelier.

Partant de ces bases, avec notre débit de 200 l/s, chute = 0,70 m, nous avons établi le plan ci-dessous, en construction mécano-soudée.
Nous sommes partis sur une hélice de 340 mm avec moyeu 168 (nous avons les tubes !), 4 pales formées par étirement selon ce principe : https://www.youtube.com/watch?v=x31-pABfN8U
caractéristiques d'une pale : longueur corde ext = 200, angle de pied : 62°, angle bout de pale : 26° (par rapport au plan horizontal = 0°).
D'après nos estimations, avec un rendement de 65%, (tout ne sera pas parfait !), nous devrions obtenir une puissance de 900 W avec une vitesse de rotation de 400 t/mn.
Alors, est-ce une idée que nous pouvons poursuivre ? Nous aimerions avoir l'avis de personnes qui ont l'expérience.
Merci d'avance pour votre retour.
J-P
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Re: Turbines hélice

Message par dB-) »

Bonjour,

à première vue je me suis dit "houlààaaa l'usine à gaz" ! ;-)

Et puis à la réflexion c'est intéressant : peu de génie civil, juste un muret, et la poussée axiale sur la roue compense son poids.

Prévoir pour le palier immergé un arbre inox, et la possibilité d'ouvrir ou sortir la turbine pour remplacer la bague auto-lubrifiante.

Le problème principal sera je pense d'assurer l'étanchéité à l'air du palier haut, et personnellement je laisserais tomber l'idée d'une hélice en tôle étirée, au profit d'une hélice marine, qui bien qu'orientée "propulsion" aura je pense un bien meilleur rendement.

Le sujet a déjà été abordé, voir les différents messages de ce sujet, comme ici, ici ou encore

Bonne journée !

dB-)
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