Turbomachines 1
Ce support de cours et de TD est destiné aux étudiants en troisième année énergétique du département de génie mécanique ainsi que tout étudiant qui suit cette formation. Il correspond au module Turbomachines 1 (Appelé aussi : turbomachines à fluides incompressibles ou turbomachines hydrauliques). Les objectifs de ce polycopié font l’objet d’apprendre aux étudiants :
- L’application de la mécanique des fluides à des appareils et systèmes techniques fonctionnants avec des fluides incompressibles (liquides) comme les pompes et les turbines hydrauliques.
- Le dimensionnement et l’installation des pompes (notamment les pompes centrifuges qui sont largement utilisées dans l’industrie).
- Les origines des problèmes d’exploitations des pompes et leurs remèdes.
- La sélection et l’installation de différentes turbines hydrauliques selon la demande (turbine à action, turbine à réaction).
Ce cours se situe évidemment dans la continuité du cours de mécanique des fluides 1 , et celui de la thermodynamique 2 (cours suivis en troisième et quatrième semestre du domaine science et technologie). Nous utiliserons donc les même notations pour les paramètres physiques (fluidiques : viscosité, masse volumique, …etc. et thermodynamiques : pression, volume, température,…etc.).
Les turbomachines forment une famille importante d’appareils qui utilisent un fluide pour effectuer une transformation d’énergie. De manière générale, une turbomachine est définie comme un dispositif qui permet de donner ou de retirer de l’énergie à un fluide par l’action dynamique d’un élément rotatif appelé le rotor. Le préfix turbo provient du latin turbinis qui signifie qui tourne ou alors en rotation. Il a été introduit en France en 1822 par l’ingénieur d mines Claude Burdin (1790-1873).
On rencontre les turbomachines dans un grand nombre d’applications nécessitant un transfert d’énergie. Essentiellement, on distingue trois types d’applications : Production d’électricité, turbines à gaz, turbine à vapeur, turbine hydraulique ; Propulsion, turbines à gaz d’aviation, compresseurs de locomotives, turbine à gaz de navires ; Industrie lourde, compresseur centrifuge, turbocompresseur pour moteur diesel, turbines à gaz, turbines à vapeur, pompes et ventilateurs.
Dans ce cours on va s’intéresser aux turbomachines fonctionnants avec les fluides incompressibles (liquides). Donc, on va donner des définitions, théories et caractéristiques des pompes et turbines hydrauliques (turbomachines à fluides incompressibles).
On présente dans le chapitre 1, les définitions et théories générales des turbomachines. Le chapitre 2, présente les lois de similitudes dans les turbomachines ainsi que les nombres adimensionnels. Le chapitre 3 illustre la théorie d’Euler, les caractéristiques et les paramètres des pompes hydrauliques. La cavitation, ainsi que les précautions à prendre pour l’éviter sont présentées au chapitre 4. Enfin, les turbines hydrauliques et leur bilan énergétique sont présentés au chapitre 5.
1.Cours:
2.Cours:
4.Exercices Corrigés: