TURBINES À VAPEUR
Étude d'un étage de turbine à action
L'état de la vapeur à l'amont de l'aubage fixe est défini par les valeurs de la pression p0 et de la température T0 ; le diagramme H,S permet de trouver la variation d'enthalpie ΔH entre cet état initial et la pression p1 = p2, qui règne à l'aval du même aubage. La vitesse de la vapeur c1 à la sortie de l'aubage fixe est alors donnée par la relation (3) ; quant à la direction de cette vitesse, elle est définie par l'angle α1 entre le bord de sortie de l'aubage A et le plan frontal (c'est-à-dire le plan perpendiculaire à l'axe de la turbine).
La connaissance de l'état de la vapeur à la fin de la détente fournit la valeur du volume massique v1 à la sortie de l'aubage fixe. Pour un débit-masse donné qm, le débit-volume dans la section de sortie de l'aubage A est donc : qv = qmv1 et, par conséquent, la section de passage devant être offerte à la vapeur est :
Cette section doit évidemment être mesurée perpendiculairement à la direction de la vitesse c1 ; en désignant par Dmoy le diamètre moyen de l'aubage, et par h1 la longueur (dimension radiale) de celui-ci, on obtient la relation :
Aubage mobile d'un étage : triangle des vitesses e-s
Encyclopædia Universalis France
Pour une vitesse de rotation donnée N (en tours par seconde), la vitesse circonférentielle u au diamètre moyen de l'étage a la valeur u = πDmoyN. Cette vitesse est représentée, sur la figure, par un vecteur qui, comme le vecteur c1, est l'un des côtés du triangle des vitesses à l'entrée de l'aubage mobile ; le troisième côté représente, en grandeur et en direction, la vitesse relative w1 de la vapeur par rapport à cet aubage. Pour éviter un choc du jet de vapeur contre les parois des aubes mobiles, celles-ci doivent former avec le front de grille un angle β1 égal à celui qui est formé par les vecteurs u1 et w1.
Dans des conditions idéales, l'écoulement dans l'aubage mobile n'est accompagné d'aucune perte par frottement, ce qui conduit à l'égalité : w1 = w2, w2 étant la vitesse relative de la vapeur à la sortie des aubes mobiles. Si, de plus, les aubes fixes et mobiles ont la même longueur h1 = h2, les angles β1 et β2 sont égaux ; les aubes mobiles ont, dans ces conditions, un profil ayant un axe de symétrie. La connaissance des vecteurs u et w permet de construire le triangle des vitesses à la sortie de l'aubage mobile ; le troisième côté de ce triangle représente, en grandeur et en direction, la vitesse absolue c2 de la vapeur à la sortie de cet aubage.
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Écrit par
- Paul CHAMBADAL : docteur-ingénieur, ingénieur conseil
Classification
Médias
Turbine axiale à action
Encyclopædia Universalis France
Développement d'un étage de turbine dans un plan
Encyclopædia Universalis France
Turbine axiale à réaction
Encyclopædia Universalis France
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