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1
Introduction
Les turbines hydrauliques :
Les turbines sont des machines rotatives dans
lesquelles l’énergie cinétique (ou énergie
hydraulique) et la pression de l’écoulement de l’eau
sont transformée en énergie mécanique.
2
LA VITESSE SPECIFIQUE
La vitesse spécifique permet de classer les turbines sur la
base de leur chute, débit et vitesse de rotation. Pour une
turbine donnée, elle se calcule généralement au point de
meilleur rendement.
La vitesse spécifique permet de suivre l'évolution de
certains paramètres:
 Forme
 Rendement
 Cavitation
3
La vitesse spécifique :
• Ns : vitesse spécifique (tr/min)
• N : vitesse de rotation (tr/min)
• P : puissance (CV) [1CV = 736 W]
• H : hauteur de chute brute (m)
4
Evolution de la Roue
La vitesse spécifique exprime la contribution à la déformation
du filet fluide de la vitesse de rotation par rapport à la forme
de l'aubage .
5
6
Interprétation :
« Plus la hauteur h est grande plus la vitesse spécifique Ns est
faible ».
Les turbines Pelton ont le plus bas Ns, elles seront donc utilisées
plus les chutes dites "hautes". La vitesse de rotation N doit être la
plus basse possible pour que la vitesse spécifique soit faible.
la vitesse de rotation augmente si on élève le débit d'eau. On peut
donc en conclure que les turbines Pelton sont adaptées à un débit
d'eau dit "faible". En suivant le même raisonnement on peut
conclure que les turbines Kaplan sont adaptées à des chutes
faibles et des débits élevés. Quand aux Francis elle se prêtent à
des situations intermédiaires, c'est à dire une chute relativement
faible avec un débit moyen.
7
Le bilan des pertes
les pertes sont divisées en :
pertes hydrauliques
EL est la perte d'énergie hydraulique massique entre la section haute
(basse) pression et la section basse (haute) pression d'une turbine
(pompe). Soit la somme de :
ELm est la perte d'énergie hydraulique massique dans les canaux de la
roue.
ELs est la perte d'énergie hydraulique massique dans les pièces fixes.
pertes de débit
ρq est débit massique qui contourne la roue. Sur une Francis c'est par
les labyrinthes au plafond et à la ceinture.
pertes de puissance.
PLd est la puissance hydraulique dissipée entre la surface disque
extérieure de la roue et les parois fixes.
PLm est la puissance hydraulique dissipée dans les paliers.
8
9
Dans la recherche d'un rendement toujours plus élevé en
fonction de la vitesse spécifique ,différents types de turbines
ont étés mis au point.
La cavitation :
La cavitation est phénomène de vaporisation a température
constante et pression variable .
La cavitation est caractérise par le coefficient de cavitation
σ = NPSE /gH
NPSE : l’énergie massique nette a l’aspiration
10
Pour éviter la cavitation la turbine doit être installée au plus
a la hauteur d’aspiration Hs .
une valeur positive de Hs signifie que la roue de turbine
peut être installée au-dessus du niveau de la aval.
une valeur négative de Hs indiquant une implantation en
dessous de ce niveau .
11
12
CONCLUSON
La vitesse spécifique est le critère le plus important pour
trouver la turbine correspondant à un site hydraulique.
Toutefois, pour l'hydraulicien, il manque de l'information.
En effet, la turbine répond en performance à deux intrants :
le débit et l'énergie.
En plus, sa configuration géométrique est basée sur ces 2
critères. On a donc besoin d'un système à 2 dimensions
pour permettre à l'hydraulicien de mieux analyser la
turbine pour optimiser son déploiement.
13
ET MERCIE
13

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  • 1. 1
  • 2. Introduction Les turbines hydrauliques : Les turbines sont des machines rotatives dans lesquelles l’énergie cinétique (ou énergie hydraulique) et la pression de l’écoulement de l’eau sont transformée en énergie mécanique. 2
  • 3. LA VITESSE SPECIFIQUE La vitesse spécifique permet de classer les turbines sur la base de leur chute, débit et vitesse de rotation. Pour une turbine donnée, elle se calcule généralement au point de meilleur rendement. La vitesse spécifique permet de suivre l'évolution de certains paramètres:  Forme  Rendement  Cavitation 3
  • 4. La vitesse spécifique : • Ns : vitesse spécifique (tr/min) • N : vitesse de rotation (tr/min) • P : puissance (CV) [1CV = 736 W] • H : hauteur de chute brute (m) 4
  • 5. Evolution de la Roue La vitesse spécifique exprime la contribution à la déformation du filet fluide de la vitesse de rotation par rapport à la forme de l'aubage . 5
  • 6. 6
  • 7. Interprétation : « Plus la hauteur h est grande plus la vitesse spécifique Ns est faible ». Les turbines Pelton ont le plus bas Ns, elles seront donc utilisées plus les chutes dites "hautes". La vitesse de rotation N doit être la plus basse possible pour que la vitesse spécifique soit faible. la vitesse de rotation augmente si on élève le débit d'eau. On peut donc en conclure que les turbines Pelton sont adaptées à un débit d'eau dit "faible". En suivant le même raisonnement on peut conclure que les turbines Kaplan sont adaptées à des chutes faibles et des débits élevés. Quand aux Francis elle se prêtent à des situations intermédiaires, c'est à dire une chute relativement faible avec un débit moyen. 7
  • 8. Le bilan des pertes les pertes sont divisées en : pertes hydrauliques EL est la perte d'énergie hydraulique massique entre la section haute (basse) pression et la section basse (haute) pression d'une turbine (pompe). Soit la somme de : ELm est la perte d'énergie hydraulique massique dans les canaux de la roue. ELs est la perte d'énergie hydraulique massique dans les pièces fixes. pertes de débit ρq est débit massique qui contourne la roue. Sur une Francis c'est par les labyrinthes au plafond et à la ceinture. pertes de puissance. PLd est la puissance hydraulique dissipée entre la surface disque extérieure de la roue et les parois fixes. PLm est la puissance hydraulique dissipée dans les paliers. 8
  • 9. 9 Dans la recherche d'un rendement toujours plus élevé en fonction de la vitesse spécifique ,différents types de turbines ont étés mis au point.
  • 10. La cavitation : La cavitation est phénomène de vaporisation a température constante et pression variable . La cavitation est caractérise par le coefficient de cavitation σ = NPSE /gH NPSE : l’énergie massique nette a l’aspiration 10
  • 11. Pour éviter la cavitation la turbine doit être installée au plus a la hauteur d’aspiration Hs . une valeur positive de Hs signifie que la roue de turbine peut être installée au-dessus du niveau de la aval. une valeur négative de Hs indiquant une implantation en dessous de ce niveau . 11
  • 12. 12
  • 13. CONCLUSON La vitesse spécifique est le critère le plus important pour trouver la turbine correspondant à un site hydraulique. Toutefois, pour l'hydraulicien, il manque de l'information. En effet, la turbine répond en performance à deux intrants : le débit et l'énergie. En plus, sa configuration géométrique est basée sur ces 2 critères. On a donc besoin d'un système à 2 dimensions pour permettre à l'hydraulicien de mieux analyser la turbine pour optimiser son déploiement. 13 ET MERCIE 13