Turbines Kaplan, semi Kaplan, hélice

[dB-)]

Bonjour,

ça dépend de la hauteur de chute, de la vitesse de rotation, du rayon considéré, etc..

Voir l'ouvrage suivant, normalement gratuit et disponible sur le Web :

Pacer turbines hydrauliques.pdf

Triangle des vitesses.pdf

Bon W.E.

dB-)

[tipiks]

Bonjour,

J'ai essayé avec le document mais je n'y arrive pas

La hauteur de chute est d'1m60 et la vitesse de rotation est de 190 rpm,

Pouvez vous m'aider svp ?

Fabrice

[dB-)]

Bonjour,

pour concevoir votre distributeur axial il faut connaître le rayon de pied de pale de la roue (moyeu), celui de l'extrémité de pale (manteau), la vitesse de rotation N (tr/min), la hauteur de chute (qui détermine la vitesse d'eau), le profil et l''inclinaison des pales, etc.. et y consacrer un peu de temps, que je n'ai hélas pas.

J'ai posé par curiosité la question à une IA :

2025-05-24_094141.png

La réponse est très incomplète, plus concrètement le principe est simple : pour tout rayon considéré entre le pied de pale et le manteau, l'eau qui quitte le distributeur doit arriver sur la pale sans chocs, c'est à dire tangentiellement à la pale, d'où le triangle des vitesses.

Pour une turbine "DIY" il suffit de faire le calcul pour 5 ou 6 points, par exemple rayon R de 100, 150, 200, 250, 300, et en reprenant les notations du triangle des vitesses ci-dessous ça donne :

2025-05-24_083352.png

- l'eau quitte le distributeur avec une vitesse C1 (vecteur) dont l'angle est celui de sortie du distributeur (qu'on cherche)
- au point de rayon R considéré la pale a une vitesse tangentielle U1 (vecteur) de module = R * Omega soit R * N * Pi / 30 et de direction tangentielle
- la vitesse relative de l'eau par rapport à la pale est W1 (vecteur) tel que W1 = C1 - U1

Et l'angle de W1 doit être l'angle d'incidence de l'intrados du bord d'attaque de la pale ..

Comme la vitesse tangentielle en bout de pales est plus importante que celle en pied de pale, les aubes du distributeur axial doivent être plus cintrées à l'extérieur qu'à l'intérieur (vrillage)

Sur les anciennes turbines axiales Fontaines, les pales de la roue étaient disposées sur une grande couronne étroite, donc les rayons de pied et d'extrémité de pale étaient semblables et il n'était pas nécessaire de vriller les aubes du distributeur; sur une turbine hélice c'est nécessaire, sauf si la roue comporte des pales courtes disposées sur un moyeu de rayon important.

Bon W.E.

dB-)

[tipiks]

Bonjour,

Merci beaucoup,

J’ai fait une entrée de distributeur en cône sur mon plan précédemment, si je la faisais cylindrique, est ce que ce serait dérangeant ? Si oui, environ combien de rendement je perdrais ?

En cylindre, il n’y aurait peut être pas besoin de vriller les aubes, qu’en pensez vous ?

Fabrice

[dB-)]

Bonjour,

vous avez eu la chance de trouver une roue Kaplan qui s'adapte à votre départ d'aspirateur, ça vaudrait le coup de soigner le distributeur pour réaliser un ensemble si possible performant !

A votre place je réaliserais un distributeur axial conique, ce n''est plus un problème avec une CAO, par exemple le freeware FreeCad

distributeur axial.png

Comme déjà indiqué, la vitesse tangentielle est plus importante en bout de pales que vers le moyeu, il faut donc que les aubes du distributeur soient plus inclinées aux extrémités, ce qui peut se faire assez facilement avec des aubes cylindriques (portions de tube) coupées en biais, comme sur la vue ci-dessus.


L'angle de déflexion peut être estimé avec un tableur comme je l'ai fait rapidement ci-dessous :

Distributeur axial.zip

2025-05-29_145212.png

Il suffit de compléter les cases bleues (hauteur de chute, débit, rayons mini et maxi de la roue, vitesse de rotation, angles d'attaque de l'intrados des pales de la roue, bêta, mesurés sur les différents rayons), puis d'entrer à tâtons des valeurs d'angle alpha pour que le "bêta obtenu" soit proche du bêta mesuré ..

Ensuite, la CAO permet de mettre à plat les aubes pour imprimer un gabarit, il suffit de faire rouler une tôle de 6 ou 7 mm par un chaudronnier et d'y découper les aubes à l'aide du gabarit (les petits découpeurs à plasma qu'on trouve maintenant sont fantastiques !)

2017-10-27-18h25m29.JPG

Enfin arrondissez les bords d'attaque, et affinez les bords de fuite, décapage et deux couches de peinture Epoxy !

Distributeur axial c.gif

Bonne journée

dB-)

[tipiks]

Bonjour,

Top ce tableur ! merci Didier

Cela est top pour un distributeur cylindrique, mais conique...? Je présume que le tableur détermine l'angle "intérieur" mais pour celui de l'"extérieur", il y a une règle ? Je diminue de X° ?

Fabrice

[dB-)]

Bonjour,

ce tableau peut être appliqué aux distributeurs axiaux cylindriques ou coniques, il donne l'angle de sortie des directrices de sorte que l'eau arrive sans chocs sur la roue.

A l'entrée du distributeur les directrices peuvent être droites ou déjà légèrement pré-inclinées, et comme indiqué un distributeur conique a une plus grande surface d'entrée, donc l'eau arrive plus "lentement" ce qui est préférable.

Bonne journée

dB-)

[tipiks]

Bonjour,

Voici les résultats grâce à votre tableau,

A l'entrée du distributeur, les directrices peuvent être droites et elles s'inclinent au fur et à mesure, si je comprends bien (ce qui n'est pas sure ), Si la directrice est large de 240 mm, la directrice est :
de 0 à 40 mm : angle alpha = 90 ° (verticale)
de 40 à 80 mm : angle alpha = 62 °
de 80 à 120 mm : angle alpha = 47 °
de 120 à 160 mm : angle alpha = 37 °
de 160 à 200 mm : angle alpha = 30 °
de 200 à 240 mm : angle alpha = 25 °

J'ai essayé de représenter ça mais j'ai dû me tromper ...

Après, il n'y a pas aussi une question de distance entre la pale de la roue et la directrice ?

Je vous joins également le plan de l'hélice trouvé ainsi que le début du distributeur

Bonne soirée et bon we,

Fabrice