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Puissance hydraulique.

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Puissance hydraulique.

Turbine Pelton

Turbine Pelton

La turbine Pelton est un type de turbine utilisé dans le secteur de l'énergie hydraulique dans le domaine des énergies renouvelables.

Une turbine Pelton est une turbine hydraulique du type à impulsion utilisée dans les centrales hydroélectriques à hauteur verticale élevée. Il était Invent par Lester Allan Pelton dans les années 1870 et de modifier de manière significative par d' autres inventeurs au - delà de la fin de 1800. La turbine Pelton est un développement de la roue d'eau traditionnelle. La turbine Pelton transforme l'énergie hydraulique en impulsion d'un ou de plusieurs jets d'eau à très grande vitesse en énergie cinétique (rotation). Avant l'invention de la turbine Pelton, il existait de nombreuses variantes des turbines d'entraînement , mais leur rendement était moindre.

La turbine Pelton est généralement installée dans une centrale hydraulique et raccordée à une conduite sous pression d'un barrage de haute altitude. Dans la turbine, l'eau est acheminée vers une ou plusieurs buses et il y a une accélération violente du débit d'eau. L'eau a une très grande vitesse lorsqu'elle quitte la buse et monte vers la turbine de la turbine. Le jet d'eau frappe plusieurs pales en forme de cuvette, caractéristiques du type à turbine. Sur l'arbre de la turbine se trouve un générateur qui produit de l'énergie électrique.

Dans ces types de turbines, l' eau avait encore une vitesse élevée lorsque la roue aba abandonner, tant de l'énergie cinétique de l' eau non utilisée complètement. Pelton a conçu les pales de manière à ce que le jet d'eau tourne presque à 180 ° après leur sortie des pales. Lorsque la vitesse périphérique de la roue a approximativement la moitié de la vitesse du flux d'eau, l'effet le plus important est obtenu. L'eau sort de la roue de la turbine à très basse vitesse. Une turbine Pelton a une efficacité de 92% dans l'utilisation de l'énergie hydraulique .

Structure de la turbine Pelton

Les composants principaux de la turbine Pelton sont constitués d'une turbine, d'un arbre, d'un tuyau d'alimentation, d'une ou de plusieurs buses et de carters de turbine. Ensuite, en principe, les mêmes parties que dans le temps de Pelton. Le tube d'alimentation d' une turbine Pelton moderne est un anneau principal avec des coudes réalisés sur les buses. Souvent, il y a plus de buses à partir desquelles l'eau est distribuée à partir du tuyau d'alimentation, et lorsque l'eau accélère brusquement avant de toucher les pales de la turbine.

La roue tourne complètement extérieur et placé dans un boîtier ou couvercle, souvent appelé le carter de turbine, qui capture l' eau est projetée l en tant que tunnel de vidange centrale hydraulique. La pression dans l'eau dans la ligne de l'anneau juste avant les buses est déterminée par la hauteur de la chute. Le carter de la turbine Pelton est rempli d'air à la pression atmosphérique (1 bar). À travers les buses, l'eau s'accélère tandis que la pression dans l'eau chute à la pression atmosphérique. Étant donné que la pression dans l'eau ne change pas avant et après le contact avec la turbine, une turbine à peau peut être appelée une turbine à pression de liquide.

La molette de défilement est montée sur un axe vertical ou horizontal équipé d'un ou de plusieurs paliers. Normalement, les axes horizontaux sont utilisés pour les turbines hydrauliques à un ou deux rayons, tandis que l'un choisit l'axe vertical s'il ya plus de faisceaux. La buse ou les buses de la turbine Pelton sont montées de manière à ce que le jet d'eau frappe les pales les plus externes de la roue à angle droit.

Les pales sont montées fermement pour que le jet d'eau touche chaque pale pendant un moment. Comme l'eau a une certaine vitesse après avoir quitté les récipients, elle disparaît rapidement de la roue, de sorte que les récipients sont vides lorsqu'ils atteignent le prochain jet d'eau. La collision entre les gouttes d'eau et l'arrière des bols représente un problème certain. La conception de la turbine Pelton est conçue pour utiliser l'eau rapidement.

Les plaques de la roue à aubes sont doubles car il y a au centre de chaque pale un quasi-œuf qui coupe le jet d'eau. Chacune des deux moitiés du conteneur dévie la moitié du jet d'eau et, lorsqu'elle doit suivre le contour des conteneurs, l'eau fait un "demi-tour". Chaque moitié du jet d'eau fractionné suit une courbe de 180 ° avant de quitter le bord extérieur du récipient. Ceci équilibre les forces de charge latérales sur la roue et l'arbre. Le fait que l'eau fasse un "demi-tour" est une condition préalable à l'utilisation optimale de l'impulsion à jet d'eau. Pour que le jet d'eau ne soit pas coupé par le conteneur directement devant celui qui le redresse, une encoche (évidement) est créée dans la partie la plus externe de chaque conteneur.

Dans les turbines Pelton modernes à haute pression, la turbine est constituée d'une seule pièce d'acier forgé. Pour les installations hydrauliques à basse pression, il est courant que les cuvettes soient vissées à la roue, alors que c'était la seule forme de construction.

Le jet d'eau exerce une force sur chacune des plaques, et le produit de cette force et du rayon allant du centre de la turbine au point où le faisceau frappe la paire de forces de la turbine (force exercée par le bras). Lorsque la roue tourne, le travail correspondant à la définition est effectué, ce qui établit que le travail est égal au moment multiplié par la vitesse de rotation (vitesse angulaire). L'énergie potentielle de l'eau dans le réservoir d'admission de la centrale hydraulique est transformée en énergie cinétique (rotation) dans la turbine. Une petite partie de l'énergie cinétique d'origine contenue dans le flux d'eau reste dans l'eau après le passage de la roue au bol suivant. Cela signifie que toute l'énergie de l'eau n'est pas utilisée, mais comme mentionné plus haut, il est nécessaire que l'eau sorte rapidement de la roue. Cela empêche la collision entre l'eau et l'arrière des cuvettes, ce qui réduira la vitesse de la roue.

L'effet qu'une turbine Pelton peut développer est, comme toutes les autres turbines hydrauliques , déterminé uniquement par son efficacité, sa hauteur de chute et le débit d'eau.

Application de la turbine Pelton

La turbine Pelton est le type de turbine préféré pour l'utilisation de chutes d'eau avec une hauteur de chute élevée et de petites quantités d'eau. La plus haute hauteur de chute d'une centrale électrique au monde est la centrale de Bieudron en Suisse, avec une hauteur de chute de 1883 m. Cette centrale possède les trois turbines les plus éloignées, la plus grande au monde, avec une performance de 423 mégawatts ( MW )chacune.

Les turbines Pelton sont également utilisés dans les petites centrales électriques, centrales hydrauliques et les centrales hydro - électriques mini. Des installations où la hauteur de chute est de quelques dizaines de mètres et l'extinction de quelques litres par seconde n'est pas rare.

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Dernier examen: 5 décembre 2018