Développement d'une turbine à flux croisé pour l ... - Hydro 21
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Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleLa <strong>turbine</strong> <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong> (ou Banki)Turbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleArguments de la <strong>turbine</strong> « Banki »Turbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleEtablissement d’un cahier des chargesCaractéristiques <strong>turbine</strong> :- Puissance : 5 – 50 kW- Chute : 3 – 25 m- Débit : 50 – 1200 l/s Enveloppe produit :Critères de design :1. Turbine Banki2. Transmission Poulie-Courroie3. Génératrice Asynchrone4. Régulateur de charge électronique et ballasts- Simplification- Accessible au constructeur- Prise en compte des outils etsavoir-faire disponibles- Montage facile- Manuel de formation / montageTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleUne technologie éprouvée• Brevet initial de 1903• Conception actuelle décritedans un document de 1949• Aujourd’hui une poignée defabricants industriels (Ossberger, …)• Mais un regain d’intérêt <strong>pour</strong>cette <strong>turbine</strong>…Turbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleDéfinir l’objectif technique• Trouver la meilleure configuration• Optimiser l’hydraulique (élargir la plage defonctionnement) et chiffrer les avantages par le calcul• Optimiser la mécanique(faciliter la fabrication, le montageet l’entretien)Turbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleUtilisation de la simulation numérique• Identification de deux types principaux de l’alimentation1. Vanne <strong>à</strong> aileron2. Vanne cylindrique1. 2.• Etude complémentaire– Influence de la présence de l’arbreTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleCaractéristiques des calculs CFD• Simplification du domaine de calcul en pseudo-2D(« tranche » de <strong>turbine</strong>, effets de bord négligés)• Réduction du domaine de calcul sur1 er étage considéré « en charge »puis validation par un calcul diphasique surgéométrie complète• Calcul de différentesouvertures <strong>à</strong> différents débitsTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleGain~30%Turbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleInfluence de la suppression de l’arbre traversant• Gain de l’ordrede 3 <strong>à</strong> 4% ?Turbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification rurale• Conception amorcée :simplification du montage+ limitation dunombres de soudures• Conception de la vannede type cylindrique• Système de vannageDimensionnement mécaniqueTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification rurale• Calcul d’un demi-rotor souscontrainte nominale…• Détermination del’épaisseur des pales…Calcul mécanique• … dimensionnement<strong>à</strong> l’emballement <strong>à</strong>réaliserTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruraleConclusions• 1 ère phase / 2012 = Définition du concept hydraulique / basede la conception mécanique• Turbine « Banki » avec alimentation par vanne cylindrique élargissement significatif de la plage d’utilisation en débit• 2 e phase / 2013 – objectifs :1. Figer la définition hydraulique2. Conception mécanique complète3. Réalisation d’un prototypeTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
Un projet <strong>pour</strong> l’électrification ruralePerspectives 2013• Poursuite de la collaboration avec l’ENSE 3• Implication d’Universités étrangères / identification d’un site<strong>pour</strong> projet pilote– Collaboration sur la <strong>pour</strong>suite de l’étude technique– Modèle réduit dans laboratoire de l’université– Repérage du site piloteTurbine <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong>e <strong>pour</strong> l'électrification rurale - 20/11/2012
<strong>Développement</strong> d’une <strong>turbine</strong> <strong>à</strong> <strong>flux</strong> <strong>croisé</strong><strong>pour</strong> l’électrification ruraleThomas de Colombel20 Novembre 2012
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