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Université Abou Bekr Belkaid Faculté De Technologie Département De Génie Mécani

Université Abou Bekr Belkaid Faculté De Technologie Département De Génie Mécanique Travaux pratiques Turbomachines 1 Compte rendu : Turbine à Impulsion Réalisé par : Khelladi Mohamed Kherrafi Mohammed Abdelbassit Khiat Mohamed El Hadi Owen T Manonose Groupe N°2 2018 – 2019 I. Introduction : Une turbine à gaz transforme l’énergie calorifique d’un combustible en énergie calorifique. L’air est d’abord comprimé dans un compresseur attelé à la turbine (phase de compression). L’apport de l’énergie se fait dans une chambre à pression quasi constante (combustion). La détente s’effectue ensuite dans une turbine à réaction (phase motrice). 1. Objectif de l’expérience : - Déterminer les caractéristiques d’une turbine à gaz. - L’importance de la vitesse de rotation d’une turbine à gaz. - L’influence du débit sur le fonctionnement de la turbine. II. Partie Théorique : 1. Description : Compresseur : le plus souvent axial Chambre de combustion : 20 à 30 % pour la combustion le reste pour abaisser la T° Turbine à réaction : Vo = V2 =W1 et ||W1|| = ||V1|| Démarreur : 150kW ou turbine à air sous P° = 8b ou encore moteur hydraulique Parfois on a une turbine génératrice associée à des turbines libres, certains étages entrainent le compresseur tandis que d’autres entrainent le récepteur. Dans une autre variante les gaz issus de la 1ère détente subissent un 2ème apport de chaleur, la combustion est possible grâce un excès d’air important. 2. Présentation du banc d’essai : Page | 2 1 : Débitmètre 2 : Manomètres à la sortie 3 : Capteur de température 4 : Turbine 5 : Soupape d’arrêt du refroidisseur d’air 6 : Frein à ruban avec mesure du couple 7 : Soupape d’ajustage du débit 8 : Soupape de réduction de pression avec filtre 9 : Manomètre à l’entrée 10 : Eléments d’affichage Page | 3 III. Partie Expérimentale : Manipulation 1 : Pression d’arrivée 60 KN/ m²g : 4 tuyères Expérience N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Vitesse n /10³ Rev min¯¹ 52000 45000 40000 35000 32000 25000 21000 16000 10000 5000 0 Couple M /10¯³Nm 0,0145 0,0203 0,0217 5 0,0227 0,0243 0,0256 0,0263 0,0269 0,0288 0,029 0,0317 Puissance de l’arbre p/w 78,95 95,66 90,89 83,19 81,43 67,02 57,83 45,07 28,16 1,51 0 Force de bande du frein F/N 1 1,4 1,5 1,57 1,82 1,77 1,82 1,86 1,99 2 2,19 Taux de débit d’air m˙ /g s¯¹ 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 Pression d’arrivée 30 KN/ m²g : 4 tuyères Expérience N0 12 13 14 15 16 17 18 Vitesse n /10³ Rev min¯¹ 36000 29000 20000 15000 10000 5000 0 Couple M /10¯³Nm 0 0,121 0,0137 0,0143 0,0149 0,014 0,0152 Puissance de l’arbre p/w 0 58,48 28,69 29,94 23,40 14,66 0 Force de bande du frein F/N 0 0,84 0,95 0,99 1,03 1,04 1,05 Taux de débit d’air m˙ /g s¯¹ 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 Page | 4 Les graphes : Page | 5 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 0 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04 C=f(N) C 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 0 20 40 60 80 100 120 P=f(N) P Pour pression 30 KN : Commentaire : On remarque que la puissance augmente en fonction de vitesse jusqu’à elle atteint une valeur maximale, puis elle commence à diminuer. Pour le couple on remarque qu’il prend une valeur max puis aussi il diminue jusqu’à s’annulé. Manipulation 2 : Vitesse de rotation 16000 rev min¯¹ par déférence nombre de tuyères : Expérience N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nombre de tuyères 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 Puissance d’arrivée 60 50 40 30 20 10 60 50 40 30 Puissance de l’arbre p/w 43,56 40,21 33,51 16,75 13,60 2,66 31,83 26,80 20,10 16,75 Force de bande F/N 1,82 1,7 1,38 0,96 0,56 0,11 1,36 1,15 0,87 0,7 Taux de débit d’air m˙ /g 4,6 4,2 3,8 3,3 2,8 1,8 3,4 3,2 2,8 2,4 Page | 6 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 C=f(N) C 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 10 20 30 40 50 60 70 P=f(N) P s¯¹ Consommation spécifique d’air kg 0,1 0,1 0,11 0,19 0,2 0,67 0,1 0,11 0,13 0,14 Expérience N° 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Nombre de tuyères 3 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 Puissance de l’arbre p/w 9,95 1,45 18,43 16,75 12,14 8 3,88 0 8,5 6,31 5,57 3,14 0 Force de bande du frein F/N 0,4 0,06 0,82 0,74 0,5 0,33 0,16 0 0,35 0,26 0,23 0,13 0 Pression d’arrivée 20 10 60 50 40 30 20 10 60 50 40 30 20 Consommation spécifique d’air kg kj¯¹ 0,2 0,9 0,11 0,11 0,14 0,2 0,25 0 0,12 0,09 0,07 0,09 0 Taux de débit d’air g s¯¹ 2 1.4 2,2 2 1,8 1,6 1 0,5 1,1 0,6 0,4 0,3 0,1 Page | 7 Les graphes : Commentaire : On remarque que la consommation spécifique diminue en fonction de puissance. On constate que à chaque fois on ferme une tuyère le débit diminue et la vitesse aussi, ceci implique que la puissance diminue et comme nous savons la consommation spécifique ci le rapport du débit d’air sur la puissance, donc automatiquement la consommation diminue et c’est ça ce que on remarque sur le graphe. Page | 8 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 0 1 2 3 4 5 6 7 y=f(P) n=4 y=f(P) n=3 y=f(P) n=2 y=f(P) n=1 IV. Conclusion : Conclusion : Khelladi : Pour élever la vitesse de rotation, il fait juste ouvrir les 4 tuyères en même temps. La puissance est proportionnellement avec la vitesse donc à chaque fois on ferme l’une des tuyères la vitesse diminue ↔ chute de puissance. Conclusion : Kherrafi : La valeur de la puissance maximale, c’est la valeur de la puissance utile que l’on peut prendre comme une référence pour programmer notre turbine. La variation de pression influe sur le fonctionnement de la turbine. Conclusion : Khiat : Conclusion : Owen : Page | 9 uploads/Finance/ turbine-a-impulsion 1 .pdf