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Révéler le secret de la turbine à eau : comment éviter les dommages causés par le refoulement de l'eau à travers le « tube de trompette » ?
Les turbines hydrauliques font partie intégrante des systèmes hydroélectriques modernes et leur fonctionnement repose sur la conversion efficace de l’énergie cinétique de l’eau en énergie mécanique. Cependant, pour maximiser son efficacité et éviter les pannes, la conception et la mise en œuvre du tube cloche sont essentielles. Le tube trompette est également appelé tube d'aspiration. Il contribue non seulement à augmenter la pression du débit d'eau, mais empêche également efficacement le reflux du débit d'eau, protégeant ainsi le fonctionnement normal de la turbine.
Comment fonctionne le tube de corne
La fonction principale du tube trompette est de convertir l'énergie cinétique en sortie de turbine en énergie de pression et d'augmenter la pression du fluide pour éviter les risques de reflux. Au fur et à mesure que l’eau traverse la turbine, le débit diminue et ce débit réduit entraîne une augmentation de la pression dans le tuyau de drainage.
De plus, la conception du tube de trompette peut également rendre la structure de la turbine plus haute que le canal arrière, ce qui est sans aucun doute pratique pour les travaux d'inspection et de maintenance ultérieurs.Cela permet à la turbine de fonctionner à des pressions plus élevées, réduisant ainsi les risques structurels.
La relation entre l'efficacité et le tube de corne
L'efficacité du tube cornet (η) est un indicateur important pour mesurer sa capacité de conversion d'énergie. La méthode de calcul est le rapport entre l'énergie cinétique convertie réelle et l'énergie cinétique de l'entrée d'eau du tube cornet. Ce rapport affecte non seulement la puissance de sortie de la turbine, mais est également directement lié à l’efficacité de la production d’électricité. Les turbines à eau utilisant des tubes en trompette peuvent fonctionner dans les mêmes conditions et améliorer l'utilisation de l'énergie.
En particulier dans des conditions de faible chute nette, une efficacité de fonctionnement élevée peut toujours être maintenue.
La clé pour éviter la cavitation
La cavitation est l'apparition de bulles de vapeur dans un courant d'eau, qui se produit lorsque la pression locale est inférieure à la pression de vapeur saturée de l'eau. Pour éviter ce phénomène, la hauteur du tube du cornet est cruciale. En appliquant l'équation de Bernoulli, on peut estimer si la pression à la sortie est suffisante pour empêcher la cavitation. Si le tube de trompette est mal conçu, cela entraînera inévitablement des problèmes d'écoulement de l'eau et affectera les performances globales de la turbine.
Types de tubes de trompette
Il existe plusieurs types de tubes à cornes actuellement courants, notamment :
- Tube diffuseur conique : ce type de tube trompette a une conception demi-angle inférieure ou égale à 10 degrés. Il est généralement utilisé dans les turbines à bride à axe vertical à faible vitesse spécifique, et le rendement peut atteindre 90 %.
- Tuyau coudé simple : ce type est généralement utilisé pour les turbines hydrauliques installées à proximité du canal de queue afin de réduire les coûts d'excavation, avec un rendement d'environ 60 %.
- Tubes de trompette coudés avec différentes sections : cette conception présente les caractéristiques d'une section transversale variable, maintient un écoulement régulier de l'eau et empêche l'air d'entrer.
Conclusion
La turbine hydraulique utilisant des tubes en trompette réalise non seulement une conversion efficace de l'énergie cinétique en énergie de pression, mais protège également l'équipement de l'impact du reflux d'eau, améliorant ainsi l'efficacité de fonctionnement globale. Cependant, nous avons encore besoin d’une réflexion et d’une exploration plus approfondies sur l’évolution et les applications futures de cette technologie. La conception du tube cloche peut-elle continuer à répondre aux besoins des équipements hydrauliques modernes ?
