Description et caractéristiques des machines hydrauliques

2. DESCRIPTION ET CARACTÉRISTIQUES DES MACHINES ET VOLUMÉTRIQUE

Les turbomachines hydrauliques sont celles dans lesquelles le fluide impliqué, de densité pratiquement constante, échange de l'énergie au cours du processus. Les machines à déplacement volumétrique (ou à déplacement positif) présentent, quant à elles, un échange d'énergie sous forme d'énergie de pression lié à la variation de volume. On parle aussi de machines à turbo-puissance ou de turbomachines lorsque l'énergie est principalement échangée par l'écoulement et la vitesse.

Contrairement aux machines volumétriques, où le changement est essentiellement lié au volume, dans les turbomachines les variations d'écoulement et la valeur absolue de la vitesse sont les facteurs principaux.

Composants des pompes et des turbines

Expliquer brièvement les composants des pompes et turbines :

Pompes rotodynamiques

Pompes rotodynamiques : machines à entraînement rotatif qui utilisent l'énergie mécanique pour la transformer en énergie de pression dans le fluide. Les principaux éléments constitutifs sont les suivants :

• Turbine (ou roue) : organe échangeur d'énergie fixé à l'arbre de la machine et composé d'éléments appelés pales ou aubes, qui transmettent l'énergie mécanique au fluide ou reçoivent l'énergie du fluide selon le sens de fonctionnement.
• Couronne directrice : transforme l'énergie cinétique en énergie de pression. Elle est constituée d'ailettes qui dirigent le flux de façon optimale avec des pertes minimales. C'est une caractéristique essentielle des pompes pour optimiser leur fonctionnement.
• Spirale (volute) : recueille le liquide et le conduit vers la sortie de la pompe en limitant les pertes. Elle transforme efficacement l'énergie dynamique en énergie de pression.
• Diffuseur : dernier élément responsable de la transformation de l'énergie dynamique en énergie de pression. Il augmente l'efficacité globale de la pompe.

Turbines hydrauliques

Turbines hydrauliques : elles utilisent la pression d'un fluide pour générer de l'énergie mécanique (souvent convertie ensuite en électricité). Les éléments d'une turbine sont :

• Conduite forcée : le tuyau qui alimente la turbine, amenant le liquide vers la turbomachine. Avant d'atteindre les pales de la turbine, une porte ou une vanne est généralement placée pour réguler l'écoulement.
• Boîtier en spirale (volute) ou enveloppe : composante essentielle dans les turbines à réaction, elle transforme la pression du fluide en vitesse dirigée vers les aubes.
• Distributeur (turbines à réaction) : ensemble de pales fixes qui dirigent le flux vers la roue. Dans ce cas, la pression fournie par la spirale se transforme principalement en vitesse avant d'atteindre la roue.
• Roue : organe mobile fixé à l'arbre de la machine, composé de plusieurs pales ou aubes, et qui reçoit l'énergie du fluide pour la convertir en énergie mécanique de rotation.
• Point de vidange : zone de sortie où, une fois utilisée, la pression du fluide est évacuée vers un autre canal ou vers le canal de sortie.