Ce que vous devez savoir sur la turbine Kaplan

Avec la grande majorité des éoliennes, Kaplan en est une. Il fonctionne sur le principe de la réaction à flux axial, bien que certains autres types fonctionnent sur ce principe. Dans les turbines à flux axial, l'eau s'écoule à travers la roue le long de la direction parallèle à l'axe de rotation de la roue. Restez avec moi, cela sera expliqué plus en détail !

Aujourd'hui, vous apprendrez à connaître la définition, les applications, la fonction, les composants, le schéma et le principe de fonctionnement d'une turbine Kaplan. Vous découvrirez également les avantages et les inconvénients de cette turbine Kaplan.

Qu'est-ce qu'une turbine Kaplan ?

Une turbine Kaplan est une turbine à eau de type hélice qui fonctionne sur le principe de la réaction à flux axial. Contrairement à d'autres, la turbine Kaplan a des pales réglables. Son invention a permis une production d'énergie efficace dans les applications à faible chute. Cette tête varie de 10 à 70 mètres (33 à 230 pieds) et la puissance varie de 5 à 200 MW. Les turbines Kaplan sont utilisées dans la production d'électricité à haut débit et basse chute.

Les turbines Kaplan sont l'évolution de la turbine Francis, permettant une production d'énergie efficace dans les applications à faible chute. Ce n'est pas possible avec les turbines Francis, et c'est là que commence la modification.

Un professeur autrichien, Viktor Kaplan, a développé cette turbine en 1913. Il a combiné des pales d'hélice à réglage automatique avec des portillons à portillon à réglage automatique afin que l'efficacité puisse être atteinte sur une large gamme de débits et de niveaux d'eau.

Applications de la turbine Kaplan

Ci-dessous les applications d'une turbine Kaplan :

• Les turbines Kaplan sont largement utilisées pour la production d'énergie électrique.
• Sa petite version ou son modèle est produit pour la production d'électricité individuelle.
• Les grandes turbines Kaplan sont conçues pour que les sites fonctionnent avec le meilleur rendement possible.
• Récemment, les turbines Kaplan sont utilisées en mer pour la production d'énergie houlomotrice.

Remarque :comme pour les autres turbines, la fonction première d'une turbine Kaplan est la production d'électricité.

Composants de la turbine Kaplan

Vous trouverez ci-dessous les composants d'une turbine Kaplan et leurs fonctions.

Boîte de défilement :

Il s'agit d'un boîtier de type spirale, ayant une section transversale décroissante. L'eau des conduites forcées pénètre dans ce composant puis se dirige vers les aubes directrices où elle tourne à 90 ^0. Il s'écoule également axialement à travers le canal. La roue, les aubes directrices des pales de roue et les autres pièces internes de la turbine sont protégées contre les dommages externes.

Mécanisme des aubes directrices :

Les turbines Kaplan utilisent le mécanisme d'aubes directrices pour contrôler l'ensemble de la turbine. Il s'ouvre et se ferme en fonction de la puissance requise. Dans les cas où une plus grande puissance de sortie est requise, il s'ouvre plus largement pour permettre à plus d'eau de frapper les pales du rotor. À une puissance de sortie inférieure, il se ferme pour arrêter l'écoulement de l'eau. En l'absence de ces composants dans les turbines Kaplan, l'efficacité diminue extrêmement.

Projet de tube :

La fonction d'un tube de tirage est d'évacuer l'eau de la sortie d'une turbine vers le canal de fuite. En effet, la pression à la sortie de la roue des turbines à réaction est généralement inférieure à la pression atmosphérique. L'eau à la sortie ne peut pas être rejetée directement dans le canal de fuite. Par conséquent, un tube ou un tuyau de surfaces progressivement croissantes est utilisé pour l'évacuation de l'eau.

Lames de coureur :

Dans les turbines Kaplan, les aubes mobiles sont l'un des composants essentiels. En fait, il est considéré comme le cœur des turbines Kaplan car il contribue à la production d'énergie électrique. La lame est conçue avec un arbre qui est relié à l'arbre du générateur. Il y a un grand bossage monté sur le patin qui permet aux lames de s'asseoir fermement. Ces lames sont réglables à un angle d'attaque optimal pour une puissance de sortie maximale. Les turbines Kaplan ont des torsions sur leur longueur.

Schéma turbine Kaplan :

Principes de fonctionnement de la turbine Kaplan

Le fonctionnement d'une turbine Kaplan est moins complexe et peut être facilement compris. Lors de son fonctionnement, l'eau provenant de la conduite forcée pénètre dans le carter de la volute. Ce boîtier de volute est conçu dans une forme telle que la pression d'écoulement n'est pas perdue. Une aube directrice réglable dirige l'eau vers les pales de la roue. Ces aubes peuvent s'ajuster en fonction du besoin de débit. L'eau prend un virage à 90 degrés de sorte que la direction de l'eau soit axiale aux pales du coureur.

L'eau frappe en raison de la force de réaction de l'eau, lorsque les pales du coureur commencent à tourner. Pour une plus grande efficacité de la turbine, les aubes de roue ont des torsions sur leur longueur. Par conséquent, un angle d'attaque optimal pour toutes les sections transversales des pales est obtenu.

L'eau pénètre dans le tube de tirage à partir des aubes du coureur, où son énergie de pression et son énergie cinétique diminuent. L'augmentation de la pression de l'eau est ressentie lorsque l'énergie cinétique est convertie en énergie de pression.

Cette rotation de la turbine est ce qui fait tourner l'arbre du générateur pour la production d'énergie électrique.

regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur une turbine Kaplan :

Avantages et inconvénients de la turbine Kaplan

Avantages :

Vous trouverez ci-dessous les avantages des turbines Kaplan dans leurs diverses applications :

• La conception est moins complexe et peut être facilement construite.
• Moins d'espace est requis pour l'installation.
• Avoir une efficacité très élevée par rapport aux autres
• Plus efficace à basse tête
• Le nombre de lames est inférieur
• L'acier inoxydable est le matériau de lame qui peut réduire la cavitation.

Inconvénient :

Malgré les bons avantages de la turbine Kaplan, certaines limitations subsistent. Voici les inconvénients d'une turbine Kaplan dans ses différentes applications.

• La cavitation est un inconvénient majeur d'une turbine Kaplan. Cela se produit en raison de la chute de pression dans le tube de tirage.
• L'arbre ne peut être positionné que dans le sens vertical.
• Son fonctionnement nécessitait un débit important.

Conclusion

Les turbines Kaplan ont été expliquées comme étant des turbines à eau de type à hélice qui fonctionnent sur le principe de la réaction à écoulement axial. Sa fonction principale est la production d'électricité. C'est tout pour cet article, où nous donnons la définition, les applications, le fonctionnement, les composants et le schéma de la turbine Kaplan. Nous donnons également ses avantages et ses inconvénients.

J'espère que vous tirerez beaucoup de ce post, si c'est le cas, merci de le partager avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu, à la prochaine !