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machine tournante qui produit une énergie mécanique à partir d'eau en mouvement De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Une turbine hydraulique est une machine tournante qui produit une énergie mécanique à partir d'eau en mouvement (cours d'eau ou marée) ou potentiellement en mouvement (barrage). Elle constitue le composant essentiel des centrales hydroélectriques destinées à produire de l'électricité à partir d'un flux d'eau. Elle a été inventée par Benoît Fourneyron en 1832, qui installa sa première machine à Pont-sur-l'Ognon[1].
On distingue deux types de turbines hydrauliques : les turbines à action et à réaction.
Les turbines à action ou à impulsion transforment la pression hydraulique, due à une différence de hauteur d'eau, en énergie cinétique par un dispositif statique (injecteur), avant d'actionner la partie mobile. C'est le cas de[2] :
Dans le cas d'une turbine à réaction, une différence de hauteur d'eau est convertie en une différence de pression entre l'entrée et la sortie de la turbine, ce qui provoque la mise en rotation de la partie mobile. C'est le cas de :
La turbine Wells, qui utilise le mouvement de l'air provoqué par le mouvement des vagues à travers un tube vertical, n'est pas à proprement parler une turbine hydraulique.
| nom | rendement | hauteur de chute | débit |
|---|---|---|---|
| turbine Pelton | 90 % | hautes | |
| turbine Banki | 86 % | faible | |
| turbine Turgo | 87 % à 90 % | moyenne | |
| turbine à vis d'Archimède | 86 % | basse | variable |
| turbine à roue de pression rotatoire | variable | basse | variable |
| turbine de bassin à vortex | basse | variable | |
| turbine Francis | 80 % à 95 % | moyenne à haute | |
| turbine Kaplan | 90 % à 95 % | basse | fort |
| turbine VLH (Kaplan à ouverture variable) | variable | très basse | faible à très faible |
La vitesse spécifique d'une turbine peut être définie comme la vitesse d'une turbine idéale, géométriquement similaire, 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 maximale. Ceci permet de réaliser des calculs précis des performances de la turbine pour une plage de hauteurs de chute et de débits.
avec :
En donnant aux constantes de cette formule la valeur numérique appropriée, la formule devient :
avec :
La vitesse spécifique ainsi calculée à partir du débit, de la hauteur de chute et de la puissance/vitesse de la génératrice, permet de définir le type de turbine à utiliser ainsi que ses dimensions.
Typiquement les machines bien conçues ont les valeurs suivantes[8] :
Les turbines réactives ont le plus haut .
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