Générateur électrique à turbine à air

[turbinair]

Bonjour à tous!
Je suis un peu ému de pénétrer dans votre hémicycle... C'est que je suis autodidacte. Je peaufine actuellement un générateur électrique mais la turbine en constitue la 2eme pièce la plus importante... et c'est là un domaine réservé à ses initiés! Ainsi, je m'en remets à vous.
Cette turbine est de type radiale. Elle a une masse totale d’environ 350 kg. Son diamètre est de 700 cm et sa hauteur (ou celle de ses aubes) de 70 cm. Sa carcasse est percée de 12 ouvertures latérales, de forme rectangulaire de 60 cm X 30 cm de côté, représentant les orifices d’arrivée de l’air, et d’une ouverture axiale de 350 cm de diamètre permettant l’évacuation de cet air.
Il lui sera injecté à travers ces ouvertures latérales une quantité d’air d’un volume de 3 m3 par seconde (environ 250.000 cm3 pour chaque orifice).
Je voudrais obtenir avec cette machine un couple de forces assez élevé pour entrainer une dynamo de capacité assez puissante.
Quelles devront donc être ses caractéristiques ?
1-Le nombre de ses aubes.
2-Le profil de ses aubes (je compte les construire toutes sur un gabarit type d’après un schéma à l’échelle).
3-Pour les données présentées , est-ce que c’est Ok ? Doivent-elles subir des modifications ? Lesquelles ?
Juste ppour illustration voici mon schéma :

[Ahmed]

Loin de moi l'idée de me prendre pour un "initié", mais ton appareil me semble bizarrement agencé: l'air arrive radialement pour ensuite exercer un effet dynamique sur des aubes tangentielles... n'aurait-il pas été plus logique que les entrées fussent elles-mêmes orientées obliquement dans le sens des aubes, ceci afin de réduire les pertes par frottement?

Quelle-est donc ta source d'air?

[Remundo]

Salut Turbinair,

Ne serais-tu pas en train de reconvertir une turbine Francis hydraulique avec de l'air comprimé ?

A vrai dire je ne sais pas ce que ça peut donner... les masses volumiques et les vitesses/ viscosités et pressions sont a priori très différentes...

En tout cas il me semble que tes pales sont mal orientées sur le schéma.

A l'air ou à l'eau, ça doit fonctionner comme cela dans le principe :


Plusieurs pales fixes diffusent le fluide dans des directions radiales centripètes. Puis le fluide s'évacue axialement à plus faible pression et vitesse.

Souvent, les pales "fixes" sont inclinables pour réguler la puissance de la turbine.

Source Microhydropower

[turbinair]

Loin de moi l'idée de me prendre pour un "initié", mais ton appareil me semble bizarrement agencé: l'air arrive radialement pour ensuite exercer un effet dynamique sur des aubes tangentielles... n'aurait-il pas été plus logique que les entrées fussent elles-mêmes orientées obliquement dans le sens des aubes, ceci afin de réduire les pertes par frottement?

Quelle-est donc ta source d'air?

Bonjour, Ahmed !
J’ai noté avec intérêt vos remarques positives ! Je vous avoue que ce schéma n’est qu’une ébauche dictée un peu par la configuration d’une installation dégageant en plusieurs points de l’air à une température assez élevée (40-50°C) que je compte récupérer (avant tout pour sa valeur expérimentale) après filtration et uniformisation des débits.
Vous savez, tout au début de la réalisation du schéma, j’ai dessiné des aubes plan, puis, comme pour réduire de mon ignorance dans ce domaine, j’en ai courbé le profil. Ainsi, et pour ce que ce coup de crayon a influencé votre intervention, je tiens à rappeler également que ces dimensions choisies ont été inspirées par une certaine adaptation des configurations en présence. Je sais qu’en profane, je me devais de réduire tout au moins de moitié les dimensions de cette machine, mais c’est un certain désir de trancher sur la viabilité du projet dans ses « dimensions réelles » qui l’a emporté… Et c’est ce même « réalisme » qui m’a dicté les formes rudimentaires de ce prototype.
Merci à vous Ahmed !

[turbinair]

Salut Turbinair,

Ne serais-tu pas en train de reconvertir une turbine Francis hydraulique avec de l'air comprimé ?

A vrai dire je ne sais pas ce que ça peut donner... les masses volumiques et les vitesses/ viscosités et pressions sont a priori très différentes...

En tout cas il me semble que tes pales sont mal orientées sur le schéma.

A l'air ou à l'eau, ça doit fonctionner comme cela dans le principe :


Plusieurs pales fixes diffusent le fluide dans des directions radiales centripètes. Puis le fluide s'évacue axialement à plus faible pression et vitesse.

Souvent, les pales "fixes" sont inclinables pour réguler la puissance de la turbine.

Source Microhydropower

Bonjour, Remundo !
Il n’y a pas de doute que si je n’avais qu’une source unique de production d’air, c’est pour cette configuration (Turbine Francis) que j’aurais opté pour esquisser cette machine. Et c’est, sans doute, cette même logique imposée par la forme des aubes de mon schéma qui a fait opter notre ami Ahmed pour des arrivées d’air obliques qui auraient engendré un rendement optimum.
Finalement, on a l’impression que l’approche a tendance à s’orienter vers une confrontation des options « obliques-orthogonales »… Donnera-t-elle de meilleurs résultats ?...
Il est à remarquer que c’est cette adaptation de la turbine Francis, que vous remarquez avec tellement de perspicacité, qu’aurait imposée le cas d’existence d’une source unique de soufflage d’air… sous pression élevée.
Le faible débit d’air et la nécessité de ne pas gêner son écoulement me laisse pressentir que l’orifice d’évacuation devra être assez large, d’une part, et que les aubes opposent le moins de résistance possible (d’où mon option de départ pour des aubes quasiment plan) d’autre part, tout en prévoyant une multiplication de leur nombre pour remédier à une certaine faiblesse de l’impact du courant générée par cette configuration.
Ma démarche est rationnelle ? Vous remarquerez que je tente d’adapter contraintes et logique.
Merci à vous Remundo !

[Remundo]

Salut Turbinair,

Pour augmenter le rendement, il faut essayer d'obtenir un demi-tour dans le référentiel de l'auget/pale mobile.

En pratique, on n'arrive pas à un demi-tour complet, sauf dans le cas d'une Pelton idéale.

Les Francis sont de plus assez spéciales parce qu'elles ont des effets combinés de pression et centrifuges, en plus de jouer sur la cinétique du fluide.

Tu peux aussi t'inspirer de la turbine Turgo pour avoir une idée des bonnes inclinaisons entre les pales mobiles et tes jets d'air multiples.

[turbinair]

Salut Turbinair,

Pour augmenter le rendement, il faut essayer d'obtenir un demi-tour dans le référentiel de l'auget/pale mobile.

En pratique, on n'arrive pas à un demi-tour complet, sauf dans le cas d'une Pelton idéale.

Les Francis sont de plus assez spéciales parce qu'elles ont des effets combinés de pression et centrifuges, en plus de jouer sur la cinétique du fluide.

Tu peux aussi t'inspirer de la turbine Turgo pour avoir une idée des bonnes inclinaisons entre les pales mobiles et tes jets d'air multiples.

Bonjour Remundo !
Une application des principes sur lesquels ont été construites les turbines Francis, Pelton ou Turgo me semble si complexe et fastidieuse que je devrais me convertir en turbiniste… et abandonner mon projet qui n’a nécessité ce genre de machine qu’accessoirement. Et pour moi qui aime les défis l’énormité de cet écueil ne fait que me tenter de plus en plus ! Devrais-je abandonner ma centrale électrique qui me semble si proche pour un univers déjà investi par une véritable élite de la Mécanique ? Remundo, je n’irais pas si loin pour l’instant.
Est-ce que ma turbine telle que présentée et les conditions dans lesquelles elle est appelé à fonctionner sont élémentaires au point de ne donner à cette machine qu’un air d’une éolienne trop simple pour prétendre à quelque génie ? Pourtant elle est le cœur d’une installation particulièrement innovante (Je laisse l’adjectif Révolutionnaire pour les situations où tous perfectionnements et évolution ne sont plus possibles) ! Bien sûr, je ne prétends pas apporter une solution à ces énormes éoliennes dénoncées par les riverains de ces cantons suisses où la situation semble prendre la tournure d’un précédent…
La fabrication de cette machine dans sa configuration finale (idéale) basée sur une application des principes sur lesquels ont été construites les grandes turbines de références Francis, Pelton, Turgo et autres ne constitue pas mon objectif pour l’instant. En cette phase de confirmation de mes thèses, c’est tout l’ensemble de l’installation qui est concerné. L’impératif d’économie dans la progression de la réflexion s’impose ainsi par sa qualité de coordination. Tous les perfectionnements qui pourront un jour être produits devront conduire à la matérialisation de ce projet dans son intégralité. Et si un jour on s’entête toi et moi à donner vie à ce projet, on ne risquera pas d’être seuls. Il y a de la place pour beaucoup d’autres spécialistes encore!
Pour l’instant, je veux construire une turbine dont les aubes en tôle pliée prises en sandwich entre un cercle et un anneau en tôle également seront entraînées par un courant d’air continu provenant d’arrivées radiales multiples - Je suis en train de contrôler que je peux atteindre un volume allant jusqu’à 4 m3/s. Je sais pourtant que ce sont ces détails que j’occulte sous le rudimentaire de la phase actuelle que dépend tout le projet !...
Remundo, encore plus de lumière s’il te plait… Merci à toi et à tous ceux qui ne résisteront pas à la tentation !

[Remundo]

Salut Turbinair,

Bé moi, si tu veux, je te dis comment orienter tes flux par rapport aux pales pour obtenir une meilleure puissance...

Ces règles, ces lois de la physique, à la fois théoriques et pratiques, observées par les physiciens, exploitées/réadaptées par les ingénieurs puis observées par les techniciens de terrain, à la suite d'essais et d'erreurs...

Maintenant, ça n'enlève rien à ton dispositif qui paraît mystérieux et beaucoup plus global, car si je comprends bien, la "turbine à air" ne serait qu'un élément technique parmi d'autres dans une sorte de "machinerie" plus vaste.

[chatelot16]

avant de commencer a dessiner il faut avoir les donné utile

tu a deja donné le debit , il manque la pression

a très faible pression la bonne solution est du genre helice

a plus forte pression on prefere une turbine centrifuge , genre turbocompresseur

[turbinair]

Non, mon installation n’a rien de mystérieux ! Remundo, j’ai peut-être failli en ce qui concerne la communication (surtout technique !) pour n’avoir proposé à la participation que sa machine tournante. Cette turbine dont j’ai esquissé les caractéristiques souhaitées d’après certains « impératifs » : 1) Sa Configuration générale pour simplifier au maximum sa construction… vu les moyens techniques et financiers (limités tous deux) que je pourrais engager ; 2) Le Milieu spécifique dans lequel elle sera exploitée ; 3) Une Installation destinée à injecter (ou souffler) de l’air chaud et à la concrétisation de laquelle je travaille. Quelque chose à la portée de tout le monde (de la conception architecturale en somme) contrairement à cette machine tournante que ne pourrait mettre au point que des spécialistes (ingénieurs, techniciens, et physiciens…) et dont j’ai dessiné la configuration rayonnante pour prévenir toute saccade du débit de l’air chaud que je compte réunir d’abord dans un terminal de forme anale concentrique située tout autour de la turbine et dont je n’ai livré dans mon schéma que les 12 adductions. Notre ami Chatelot 16 a également été gêné apparemment par ma démarche basée sur la projection autour de données restrictives. J’écris mal ?... Je ne sais. Je crois que je vais devoir publier tout un croquis d’ensemble pour mieux étayer mes explications. Bonnes virées brésiliennes en attendant ! Turbinair