Tout ce que vous devez savoir sur le tube de tirage

Les tubes de tirage sont des composants essentiels dans la plupart des types de turbines telles que Kaplan, Francis et les turbines à réaction. Le composant est comme un tuyau conçu avec des zones augmentant progressivement qui relient la sortie du canal d'alimentation à un canal de fuite. Avec ses deux extrémités, l'une est reliée à la sortie de la roue et l'autre extrémité est immergée sous le niveau de l'eau dans le canal de fuite. Dans ce composant, l'énergie cinétique est convertie en pression statique.

Aujourd'hui, vous apprendrez à connaître la définition, les applications, la fonction, le diagramme, les types et le fonctionnement d'un tube de tirage. Vous découvrirez également les avantages et les inconvénients de ce tube de tirage dans ses diverses applications.

Qu'est-ce qu'un tube de tirage ?

Un aspirateur est un tuyau de raccordement installé généralement à la sortie ou à la sortie d'une turbine afin de convertir l'énergie cinétique de l'eau à la sortie en pression statique. avec ce composant, le gaspillage de l'énergie cinétique de l'eau est évité. Dans un tube de tirage, le diamètre est plus petit près de l'entrée et grand près de sa sortie. Cette sortie est toujours immergée dans l'eau. L'acier coulé et le béton de ciment sont les matériaux utilisés pour fabriquer un tube de tirage.

Comme mentionné précédemment, les tubes de tirage sont généralement utilisés dans les turbines de puissance telles que les turbines à réaction, Kaplan et Francis. Le système est situé juste sous la goulotte et permet de ralentir la vitesse d'écoulement en sortie de goulotte.

Les tubes de tirage sont utilisés dans les turbines pour éviter le problème de refoulement, c'est pourquoi ils sont situés entre la sortie de la turbine et le canal de fuite. Les turbines de type Pelton ou à impulsion n'ont pas besoin de tube de tirage car la hauteur dont dispose la turbine est très importante. Il en résulte une pression supérieure à la pression atmosphérique à la sortie de la turbine. En raison de la pression atmosphérique supérieure de l'eau à la sortie de la turbine, le reflux d'eau ne se produira jamais.

Applications des tubes de tirage

Les applications des tubes d'aspiration dans les turbines ont déjà été évoquées ci-dessus. Ils sont utilisés pour augmenter la pression de la basse pression de sortie de la turbine à la pression de l'environnement dans lequel le fluide est rejeté. La fonction principale d'un tube de tirage est de convertir l'énergie cinétique de l'eau en énergie de pression, de diminuer la vitesse de l'eau et d'augmenter la pression de l'eau avant de rejoindre le canal de fuite. Ce tuyau est utilisé pour augmenter régulièrement la section transversale.

Schéma d'un tube de tirage :

Tube de tirage dans la turbine Kaplan.

Types de tubes de tirage

Vous trouverez ci-dessous les différents types de tubes de tirage :

Tube de tirage conique :

Les types coniques de tubes de tirage permettent leur direction d'écoulement en ligne droite et divergente. Ils sont généralement fabriqués avec des plaques d'acier doux, ayant une conception de forme conique et un diamètre extérieur supérieur à celui de l'entrée. L'angle conique du tube d'aspiration n'est pas trop large pour induire une divergence de l'écoulement par rapport à la paroi du tube d'aspiration. De plus, l'angle ne doit pas être trop court, car un tube de tirage plus long est nécessaire pour offrir une perte substantielle d'énergie cinétique.

Tuyau de tirage coudé simple :

Ces types de tubes de tirage ont la forme d'un coude. Il est souvent utilisé dans une turbine Kaplan. La section transversale reste la même sur toute la longueur du tube de tirage, tandis que son entrée et sa sortie sont circulaires. Les tubes de tirage coudés sont utilisés aux positions de chute basses et la turbine est montée à côté du canal de fuite. Cela permet de minimiser les dépenses de forage et le diamètre de sortie est aussi large qu'une position pour récupérer l'énergie cinétique à la sortie de la roue.

Tube de tirage Moody :

Dans les types de tubes de tirage Moody, la sortie est divisée en deux sections et a une entrée. Ce tube est similaire à un tube de tirage conique. Les types de tubes de tirage Moody aident à réduire le mouvement tourbillonnant de l'eau.

Tuyau de tirage coudé à section variable :

Ces types de tubes de tirage avec des sections transversales variables sont des améliorations d'un simple tirage de coude. Son entrée est circulaire tandis que la sortie est rectangulaire. Généralement, la section horizontale du tube de tirage est inclinée vers le haut pour empêcher l'air d'atteindre la zone de sortie. Le tube de tirage varie en section transversale de l'entrée à la sortie. Cette sortie se trouve sous le canal de fuite.

Travail des tubes de tirage

Le fonctionnement des tubes d'aspiration dans une turbine est moins complexe et peut être facilement compris. Dans le cas de la turbine Kaplan et Francis, la chute disponible à l'entrée est faible, obligeant à placer la turbine beaucoup plus près du canal de fuite. Cela aide à obtenir une tête maximale. La majeure partie de la pression de l'eau est convertie en énergie mécanique de la turbine. La hauteur manométrique à la sortie de la turbine est inférieure à la pression atmosphérique.

Un reflux peut se produire car la sortie d'une turbine est située près du canal de fuite et la pression de l'eau à la sortie d'une turbine est inférieure à la pression atmosphérique. Cela se produit parce que l'eau s'écoule de la haute pression à la basse pression et que la pression à la sortie de la turbine est inférieure à la pression atmosphérique et qu'au canal de fuite, il y a la pression atmosphérique.

Ce refoulement peut causer de graves dommages à la turbine et à ses pièces, provoquant une panne totale. Pour éviter ce problème de refoulement, un tube de tirage est utilisé entre la sortie de la turbine et le canal de fuite. Un tube de tirage augmentera la pression de l'eau à la pression atmosphérique.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur le fonctionnement du tube de tirage :

Application du principe de Bernoulli aux sections 1-1 et 2-2

[Pression Head + Velocity Head + Elevation Head]_1-1  =[Pression Head + Velocity Head + Elevation Head]_2-2

Soit
P₁ =pression du fluide à la section 1-1 (une entrée d'un tube de tirage)
V₁ =vitesse du fluide à la section 1-1 (une entrée d'un tube de tirage)
De même,
P₂ =pression du fluide à la section 2-2 (sortie du tube de tirage)
V₂ =vitesse du fluide à la section 2-2 (sortie du tube de tirage)
ρ =densité du fluide qui s'écoule
g =force gravitationnelle
h_f =perte de charge (énergie) dans le tube de tirage
H_s =hauteur verticale du tube de tirage au-dessus du canal de fuite
y =distance entre le bas du tube de tirage et le canal de fuite.
P_a  =pression atmosphérique d'un fluide.

( P₁  / ρg ) + ( V₁ ² / 2g ) + ( H_s + y ) =( P₂  / ρg ) + ( V₂ ² / 2g ) + ( 0 + h_f )
( P₁  / ρg ) =( P₂  / ρg ) – ( ​​H_s + y ) + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f

La hauteur manométrique à la section 2 - 2 est égale à la hauteur manométrique atmosphérique et à la distance y.
( P₂  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y – H_s – y + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f ( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f

Conversion de l'équation pour notre exigence (c'est-à-dire, au milieu de R.H.S en prenant "-" commun)
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s – [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ]

Dans l'équation ci-dessus [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ] est appelée tête cinétique.
Ici [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) ] est la tête dynamique.
À partir de l'équation ci-dessus, nous pouvons écrire
( P₁  / ρg ) <( P_a  / ρg )
Alors        P1