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Bassin hydraulique.
Puissance hydraulique.

Dam.
Puissance hydraulique.

Turbine Francis

Turbine Francis

La turbine Francis est une turbine hydraulique utilisée dans les installations d'énergie hydraulique avec une hauteur de chute considérable.

La turbine Francis est un type de turbine hydraulique construite par l'ingénieur américano-britannique James Bicheno Francis. La turbine Francis a principalement pour fonction de générer de l'électricité à l'aide d'un générateur. Les turbines Francis ont une capacité d'utilisation élevée de plus de 90% et un large éventail d'activités par rapport à la hauteur (chute du bâtiment) du fluide qui traverse la turbine. Ceci est particulièrement souligné dans l'eau où elle atteint des performances optimales dans une chute de bâtiment de 20 mètres à 700 mètres et une puissance de sortie variant de quelques kilowatts à 750 MW. Le diamètre du rotor peut aller de 1 à 10 m et la vitesse de rotation est de 83 à 1000 tr / min.

La turbine Francis est le type de turbine le plus courant installé dans les centrales électriques qui fonctionnent sur la base du débit massique d'eau traversant une centrale de production. Dans la plupart des cas, il s'agit de centrales à énergie renouvelable d'origine hydroélectrique.

Applications de la turbine Francis

Les turbines Francis ont la particularité d'avoir un rendement élevé. De plus, ce type de turbines hydrauliques peut être conçu avec une gamme variée de têtes et de débits.

Actuellement, la turbine Francis est l'une des turbines les plus utilisées dans le monde. Les unités de type Francis couvrent une portée de 40 à 600 m (130 à 2 000 pieds) et la puissance de sortie de leur générateur connecté varie de quelques kilowatts à 800 MW. Les grandes turbines Francis sont conçues individuellement pour que chaque site fonctionne avec l'approvisionnement en eau et la hauteur d'eau donnée pour une efficacité maximale. En général, les turbines Francis fonctionnent avec une efficacité supérieure à 90%.

Contrairement à la turbine Pelton, la turbine Francis fonctionne de manière optimale, complètement remplie d'eau en permanence. La turbine et le canal de sortie peuvent être placés plus bas que le niveau du lac ou de la mer à l'extérieur, ce qui réduit la tendance à la cavitation.

Outre la production d'énergie électrique, les camions Francis peuvent également être utilisés pour le stockage par pompage. Dans ce cas, un réservoir rempli par la turbine remplit la fonction de pompe entraînée par le générateur. Le générateur, dans ce cas, agit comme un gros moteur électrique pendant les périodes de faible demande en énergie. Lorsque la demande d'énergie est élevée, le générateur est inversé et utilisé pour générer de l'énergie en période de pointe. Ces réservoirs de stockage à pompe constituent d'importantes sources de stockage d'énergie pour stocker le "surplus" d'énergie électrique sous forme d'eau dans des dépôts élevés. C'est l'une des rares méthodes permettant de stocker un excès temporaire de capacité électrique en vue d'une utilisation ultérieure.

Théorie de la turbine hydraulique Francis

La turbine Francis, qui est une sorte de turbine à jet d'eau, utilise l'énergie cinétique de l'eau du robinet comme énergie de pression pour faire tourner une roue hydraulique.

La turbine est située entre l'orifice d'admission où la haute pression est appliquée et la partie de l'orifice de décharge basse pression, et elle est généralement installée à la base du barrage d'une centrale hydroélectrique.

La partie entrée de la turbine est un carter (chambre en spirale) formé en forme de spirale, et plusieurs aubes directrices (aubes directrices) entraînent un écoulement tangentiel de l'eau vers le couloir. Feuille d'eau qui coule, pour faire pivoter les couloirs. Le degré d'ouverture de l'ailette de guidage peut être réglé pour effectuer un fonctionnement efficace en fonction de la quantité d'eau utilisée.

L'eau qui traverse le couloir agit également sur le couloir lorsqu'elle se dirige vers le centre axial. En plus de la pression de l'eau (pression de l'eau), cette propriété prend en charge l'utilisation de l'énergie hydraulique de l'eau qui coule à l'intérieur des terres.

Après avoir agi dans le couloir sous la forme d'une tasse de café, l'eau sort avec l'énergie cinétique et avec l'énergie potentielle minimisée et le tourbillon disparaît également. A la sortie de la turbine hydraulique, un tube d'aspiration formé en relation avec la réduction de la vitesse de l'eau et la restauration de l'énergie cinétique est connecté.

Histoire de la turbine Francis

Historiquement, de nombreux types de turbines ont été utilisés dans les usines et les usines, mais la plupart d'entre eux ont des problèmes d'efficacité. Au 19ème siècle, l'amélioration de la turbine hydraulique a avancé et, finalement, l'épaule a été alignée avec la machine à vapeur en tant que moteur principal.

En 1826, l'ingénieur français Benoit Fourneyron développa la première turbine à eau, dont le degré d'utilisation était élevé (jusqu'à 80%). Dans la turbine à eau Fourneyron, l'eau traverse les aubes du stator, de l'arbre à la périphérie, puis se répercute sur les pales du rotor en convertissant l'énergie potentielle de l'eau en énergie cinétique.

En 1848, l'ingénieur américain J.B. Francis a introduit une révolution dans la conception d'une turbine hydraulique avec la construction d'une turbine à réaction. Les turbines à réaction ou à compression sont appelées turbines à eau, où la pression à l'entrée du rotor est supérieure à celle à la sortie. Dans les turbines de prétraitement, une partie de l'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique dans le stator et une partie dans le rotor. Tourner le robinet provoque une modification de la quantité de mouvement et de la force de réaction (différence de pression, effet de Coriolis, etc.)

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Dernier examen: 26 novembre 2018