Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

2019/2020 Compte rendu de TP 2 de turbomachine : Turbine de Pelton MFP 101B Dép

2019/2020 Compte rendu de TP 2 de turbomachine : Turbine de Pelton MFP 101B Département : génie mécanique énergétique Préparé par : Dr. Filali Réalisé par : sefir merwa 2 Sommaire Sommaire : …………………………………………………………..2 Liste des figures : …………………………………………………....3 Liste des tableaux : ………………………………………………….4 Liste notations : ……………………………………………………...5 1 Introduction : ....................................................................................... 6 2 But de TP : ........................................................................................... 6 3 Résumé du TP : ................................................................................... 6 4 Sécurité : .............................................................................................. 8 5 Partie théorique : ................................................................................. 8 6 Travail demandé : ................................................................................ 9 7 Conclusion : ....................................................................................... 14 8 Références : ....................................................................................... 15 3 Liste des figures Figure 1: banc d'essai représente une turbine de Pelton installer avec une turbine centrifuge ................................................................................................................... 7 Figure 2: turbine de Pelton ........................................................................................ 7 Figure 3: la variation de la puissance d'arbre en fonction de la vitesse de rotation 12 Figure 4: la variation de l'efficacité en fonction de la vitesse de rotation............... 13 Figure 5: la variation de l'efficacité en fonction de la position de la valve ............ 14 4 Liste des tableaux Tableau 1: calcul du Qv, la puiss hydro et l'efficacité dans le cas de l'ouverture à 100%........................................................................................................................9 Tableau 2: calcul du Qv, puiss hydro et l'efficacité dans le cas ouverture 75%.....10 Tableau 3: calcul du Qv, puiss hydro et l'efficacité dans le cas ouverture 50%.....10 Tableau 4: calcul du Qv, puiss hydro et l'efficacité dans le cas ouverture 25%.....11 Tableau 5:calcul du Qv, puiss hydro et l'efficacité à chaque position de la valve..11 5 LISTE DES NOTATIONS ρ Densité de l'eau kg/m³ P4 Pression statique à l’entrée de la turbine Pas ΔP1 Différence de pression entre les venturis Pas Cd Coefficient de décharge (pour la venturi) m A1 Surface à l'entrée du Venturi m² A2 Surface à la gorge de Venturi m² Qv Débit volumétrique m³/s WTH Puissance hydraulique dans la turbine W WTS Puissance de l’arbre de turbine W ηt Efficacité de la turbine % 6 1 Introduction : Les turbines hydrauliques servent à transformer l’énergie potentielle de l'eau en énergie mécanique lors de l'écoulement d'un réservoir supérieur à un réservoir inférieur. Il existe actuellement plusieurs types de turbines hydrauliques, regroupés en deux catégories : les turbines à action et les turbines à réaction, et pour chaque type, une large plage de caractéristiques. La turbine entraîne un générateur qui convertit ensuite cette énergie en électricité qui peut être utilisée sur place ou vendue. Les turbines à action sont dénoyées, c’est à dire qu’elles ne sont pas entourées d'eau. L'énergie produite dépend uniquement des conditions de l'écoulement avant la roue. La turbine à action typique est la turbine Pelton. L’énergie potentielle de l'eau est transformée en jet qui frappe une roue, constituée principalement de godets et d'un moyeu, et l'entraîne en rotation. 2 But de TP : Calculer la performance ou l’efficacité de la turbine de Pelton, en manipulant des différents paramètres : • La charge appliquée sur la turbine • La valve de distribution 3 Résumé du TP : Notre travail consiste un banc permettant de représenter la turbine Pelton MFP 101B installer avec une pompe centrifuge. Le banc se compose de la roue de Pelton, des augets, de la soupape de distributeur, d'un utile qui contrôle la charge sur la turbine (buse de frein). Dans ce TP on peut contrôler l'écoulement de l'eau sur la roue à aubes pendant l'opération. En ajustant la valve de distribution(aiguille), à chaque fois on modifie la section transversale de la tuyère avec différents réglages de soupape de distribution (spear valve) et donc le débit change, tel que l’utile qui contrôle la soupape de distribution peut tourner 16 tours (100%,75%,50%,25%), on a deux essai dans ce TP à la 2eme essai on fix la pression d’entré et la vitesse de rotation de la turbine et on applique une charge sur la turbine et à chaque fois on calcule l’efficacité de la turbine de Pelton MFP 101B. 7 Figure 1: banc d'essai représente une turbine de Pelton installer avec une turbine centrifuge Une turbine de Pelton : est une turbine hydraulique à action (impulsion) qui comprend des augets au périphérique de sa roue. Elle est utilisée dans les centrale hydroélectriques. Dans cette turbine l’écoulement est tangentiel par l’intermédiaire d’un jet qu’agit directement sur les augets. Ce type de turbine ne dispose pas de diffuseur, l’eau s’écoule librement à la pression atmosphérique a l’instant où elle quitte la roue. La tuyère à aiguille (spear valve) : utilisée comme distributeur Aiguille : point au qui sert à contrôle le débit en variant la section de passage. Auget : élément de la turbine Pelton où se fait l’écoulement du jet et de sa déviation. Buse d’injection et de freinage : la première assure l’écoulement dans la roue et la deuxième de freinage de cette si nécessaire. Figure 2: turbine de Pelton 8 4 Sécurité : • Ne débranchez jamais la tuyauterie ni les tuyaux de pression lorsque la pompe est en marche. Vous allez vous mouiller ! Les raccords sont auto étanches, mais les tuyaux ne le sont pas ! • N'utilisez jamais les commandes du moteur ou l'alimentation électrique avec les mains mouillées. • Nettoyez immédiatement les éclaboussures d'eau. • N'utilisez jamais l'appareil avec les capots ou protections retirés. • L'eau dans cet appareil peut atteindre des pressions supérieures à 1 bar. • Portez des vêtements appropriés et des lunettes de protection lorsque vous utilisez cet équipement. • Les turbines créent des niveaux sonores élevés. Vous devez porter un casque antibruit si vous utilisez la turbine Pelton. • Vous devez purger l’air emprisonné dans les tuyaux de mesure de pression. Vous devez le faire avant chaque expérience. 5 Partie théorique : Le débit volumétrique (Qv) (en m³/s) Puissance hydraulique (dans la turbine) Efficacité de la turbine : Puissance mécanique ou à l’arbre de la turbine Symbole : Pmec Unité : (W) De par les lois de la physique, la puissance mécanique est donnée par le produit du couple par la vitesse de rotation : Pmec = w · T Couple Symbole : T Unité : (Nm) L’eau sous pression qui entre dans la turbine exerce une force hydrodynamique sur les pales ou augets de la roue. Cette force crée un couple qui met la roue en rotation. 9 Vitesse de rotation Symbole : n Unité : (t / min) w (rad / s) Avec w = P . n/30 On prend ρ de l’eau 1000 Kg/m³ 6 Travail demandé : 6.1 Le calcul des tableaux : Mesures de l’expérience 01 (Procédure 1) : Ouverture de valve 100% Vitesse de la turbine (rev/min) P4 (bar) Δp1 (bar) Qv (m³/s) Puiss, hydro (w) Puiss, arbre (w) Efficacité de la turbine 1500 0,27 0,36 0,00275439 74,3683965 14 18,8252008 1400 0,27 0,32 0,00259686 70,1151967 14 19,9671407 1300 0,27 0,29 0,00247214 66,7476786 15 22,4726916 1200 0,27 0,32 0,00259686 70,1151967 69 98,4094794 1100 0,27 0,28 0,00242914 65,5867609 66 100,630065 1000 0,27 0,31 0,00255596 69,0109513 105 152,149765 900 0,27 0,32 0,00259686 70,1151967 122 173,999369 800 0,27 0,31 0,00255596 69,0109513 115 166,640218 700 0,27 0,3 0,0025144 67,8887473 108 159,083802 600 0,27 0,3 0,0025144 67,8887473 102 150,245813 500 0,27 0,29 0,00247214 66,7476786 89 133,33797 400 0,27 0,29 0,00247214 66,7476786 75 112,363458 Tableau 6: calcul du Qv, la puiss hydro et l'efficacité dans le cas de l'ouverture à 100% Dans ce cas (100%) la pression à l’entrée de la turbine faux prend une valeur inferieur à la pression dans les autre cas (75%,50%,25%), lorsque on diminue l’ouverture de la valve la pression augmente (la pression est inversement proportionnelle à la section, lorsque la section diminue la pression augmente), si pour sa j’utilise 0,27 au lieu de 0,67. On constate que ce tableau possède plusieurs valeurs un ne peut pas logique est cela due aux erreurs de l’expérience. 10 Ouverture de valve 75% Vitesse de la turbine (rev/min) P4 (bar) Δp1 (bar) Qv (m³/s) Puiss, hydro (w) Puiss, arbre (w) Efficacité de la turbine 1500 0,42 0,27 0,00238537 100,185432 15 14,9722367 1400 0,42 0,24 0,00224895 94,4557312 13 13,7630611 1300 0,42 0,21 0,0021037 88,3552461 18 20,3723047 1200 0,42 0,19 0,00200101 84,0426028 21 24,987327 1100 0,42 0,2 0,002053 86,2258911 51 59,1469677 1000 0,42 0,19 0,00200101 84,0426028 56 66,632872 900 0,42 0,17 0,00189277 79,4963437 53 66,6697329 800 0,42 0,2 0,002053 86,2258911 78 90,4600683 700 0,42 0,19 0,00200101 84,0426028 79 93,9999445 600 0,42 0,18 0,00194764 81,8010628 68 83,1285043 500 0,42 0,17 0,00189277 79,4963437 57 71,7014109 400 0,42 0,17 0,00189277 79,4963437 48 60,3801355 Tableau 7: calcul du Qv, puiss hydro et l'efficacité dans le cas ouverture 75% Ouverture de valve 50% Vitesse de la turbine (rev/min) P4 (bar) Δp1 (bar) Qv (m³/s) Puiss, hydro (w) Puiss, arbre (w) Efficacité de la turbine 1500 0,44 0,14 0,00171766 75,5770781 14 18,524135 1400 0,44 0,12 0,00159024 69,970778 13 18,5791846 1300 0,44 0,11 0,00152254 66,9919196 12 17,9126081 1200 0,44 0,1 0,00145169 63,8742891 13 20,352477 1100 0,44 0,09 0,00137719 60,5964713 23 37,9560056 1000 0,44 0,09 0,00137719 60,5964713 36 59,4094 900 0,44 0,09 0,00137719 60,5964713 44 72,6114889 800 0,44 0,09 0,00137719 60,5964713 49 80,8627945 700 0,44 0,09 0,00137719 60,5964713 50 82,5130556 600 0,44 0,09 0,00137719 60,5964713 48 uploads/Industriel/ tp-turbine-de-pelton.pdf