Le saviez-vous ?

C’est parce qu’elle est vite apparue comme un substitut aux machines fonctionnant au charbon que l’énergie hydro-électrique fut initialement baptisée houille blanche. Cette révolution technologique fut le résultat d’une cascade d’innovations : la première d’entre elles, la turbine hydraulique, est due à l’ingénieur français Fourneyron qui, dès 1830, construisit une turbine à axe vertical dont la puissance de 50 CV surclassait celle des anciennes roues hydrauliques.

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Vitesse spécifique d'une turbine Imprimer Envoyer
Écrit par Vincent Boucton   
Lundi, 05 Janvier 2009 13:45

La vitesse spécifique ns d'une turbine peut être définie comme la vitesse idéale d'une turbine, qui produirait une unité de puissance pour une unité de hauteur de chute.

La vitesse spécifique d'une turbine est donnée par les fabricants (parmi d'autres caractéristiques), et se réfère toujours au point d'efficacité maximum. Ceci permet de réaliser des calculs précis des performances de la turbine pour une plage de hauteurs de chute et de débits.

La vitesse spécifique est le critère le plus important pour trouver la turbine correspondant à un site hydraulique. 

 

Formule de la vitesse spécifique en unités métriques :

 

 

avec n la vitesse de rotation en tours par minute,
P la puissance en kW
h la hauteur de chute en mètres
Le facteur 0.2626 est seulement nécessaire lorsque la vitesse spécifique doit être ajustée en unités anglo-saxonnes

 

La notion de vitesse de roue est généralement interprétée comme suit :
- Turbine lente : ns faible
- Turbine rapide : ns élevé


Cette notion n'est pas dans le sens ou on penserait pouvoir l'entendre :
- Les roues lentes, en effet tournent généralement vite
- Les roues rapides tournent généralement lentement

Un exemple nous est donné par une roue d'une centrale du Rhin (basse chute), Kembs par exemple (1932)
Dans cette usine une seule roue a une puissance de 33000 KW sous 15 mètres de chute et un débit de 230 m3/s.
Elle tourne à 93.75 t/min. Le ns est de 650. Son diamètre est de 6 mètres.

 

Vitesse spécifique typique :

• Les turbines actives ont le plus bas ns, entre 1 et 10. Une turbine Pelton se situe aux alentours de 4.
• Les turbines Francis sont entre 10 et 100.
• Les turbines Kaplan sont au delà de 100.

 

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. Or 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.

 

Graphique de comparaison des turbines en fonction de la hauteur de la chute et du débit :

Type de turbine en fonction de la hauteur et du débit

Mise à jour le Dimanche, 22 Mars 2009 18:08