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Turbomachine

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Une turbomachine est un mécanisme dans laquelle a lieu un transfert d'énergie entre une partie tournante (un rotor) et un fluide[1].

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On distingue généralement les turbomachines suivant que l'énergie est transférée du fluide vers le rotor ou l'inverse[2] :

Un autre classement est fait suivant les caractéristiques du fluide[1] :

  • si le fluide est un liquide (donc incompressible) qui acquiert de l'énergie, on parle de pompe ;
  • si le fluide est un liquide qui cède son énergie potentielle, on parle de turbine hydraulique ;
  • si le fluide est un gaz qui n'est pas comprimé lors de son passage dans la machine, on parle de ventilateur ;
  • si le fluide est un gaz comprimé lors de son passage dans la machine, on parle de compresseur ;
  • si le fluide est un gaz détendu lors de son passage dans la machine, on parle de turbine.

Utilisation

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Une turbomachine est très souvent couplée à une autre machine. Un moteur fournit de l'énergie mécanique à une machine réceptrice. Une génératrice électrique transforme l'énergie mécanique fournie par la turbomachine génératrice[1].

Par exemple pour une centrale hydroélectrique, la turbomachine génératrice (turbine hydraulique) est reliée par un arbre à une génératrice synchrone qui produit de l’électricité. Les turbopompes et les turbocompresseurs associent deux turbomachines montées sur le même arbre : l'une réceptrice (une turbine) et l'autre génératrice (une pompe ou un compresseur), la turbine servant à entraîner l'autre machine.

Dans un moulin à vent, l'énergie mécanique est utilisée directement, il n'y a pas de deuxième transformation de l'énergie.

En aéronautique

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La plupart des moteurs aéronautiques sont des turbomachines, tels que :

Ces turbomachines nécessitent des huiles de graissage très particulières pour leur usage.

Dans le domaine de l'énergie

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Ancienne turbine hydraulique destinée à la production d'électricité, Bretagne, les forges des Salles.

Les turbomachines sont utilisés pour la production d'électricité : turbines à gaz, turbines hydrauliques, turbines à vapeur, turbine d'expansion, éoliennes.

Lorsque la turbomachine récupère de l'énergie du fluide, elle est appelée turbine. Le type de turbine utilisée dépend des caractéristiques du fluide (état physique, pression, vitesse, densité, etc) et des conditions d'opération (puissance de l’installation, orientation de la turbine, par exemple)[3].

L'orientation du flux par rapport à l'axe de rotation permet de distinguer trois types de machines :

  • le flux est perpendiculaire à l'axe de rotation. On parle de machine radiale, exemple : turbine Francis ;
  • le flux est parallèle à l'axe de rotation. On parle de machine axiale, exemple : pales d'éolienne ;
  • la machine mixte est un mix des deux catégories précédentes.

La forme générale de la turbine, en particulier celle des pales, est imposée par le type de turbine[4].

Notes et références

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  1. a b et c « Description », sur Techniques de l'Ingénieur (consulté le ).
  2. Michel Pluviose, Turbomachines, Ecole Centrale de Nantes, (lire en ligne).
  3. (en-US) « Difference Between Pelton, Francis and Kaplan Turbines », sur The Constructor, (consulté le ).
  4. Olivier Pantale, « Cours: Machines mécaniques et Turbomachines ».

Articles connexes

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