LA TURBINE DE FOURNEYRON AVEC DEUX ROUES POSEES L’UNE DANS L’AUTRE
(PL XXXIV, fig. 3 et 4.)
Désignation des grandeurs qui sont prises en considération dans la construction d’une telle turbine.
H la chute. Si la roue se trouve au-dessous du niveau de l’eau inférieure, H est égale à la distance verticale des niveaux supérieurs et inférieurs des canaux. Si la roue se trouve au-dessus du niveau de l'eau inférieure, H est la hauteur du niveau du canal supérieur au-dessus du plan moyen de la roue;
Q la quantité d’eau (en mètres cubes) qui doit agir dans une seconde sur la roue ;
a , l’angle sous lequel les courbes directrices coupent la circonférence intérieure de la roue motrice ; i nombre des courbes directrices;
a = mkl l’angle formé par la direction moyenne h k m, d’après laquelle l’eau sort des orifices de la roue motrice ;
fl l’angle sous lequel les aubes de la roue motrice coupent la circonférence intérieure de la roue;
y l’angle formé par la direction moyenne, d'après laquelle l'eau sort de la turbine, avec la circonférence extérieure de la roue;
k coefficient de contraction pour la sortie de l’eau des orifices de la roue directrice;
k, coefficient do contraction pour la sortie de l’eau des orifices de la roue motrice ;
U vitesse avec laquelle l’eau sort des orifices de la roue directrice ; R, rayon intérieur de la roue motrice ;
R, rayon extérieur de la roue motrice; i, nombre des courbes de la roue motrice; s = f g largeur normale des canaux de la roue directrice ; s, =. w x largeur normale dos orifices extérieurs des canaux de la roue motrice;
d, hauteur de la roue (fig. 4) ou distance verticale des deux couronnes de la roue;
TURBINES
v, vitesse la plus avantageuse à la surface intérieure de la roue ;
n nombre le plus avantageux des rotations de la turbine dans une minute ;
N» l'effet utile de la turbine en chevaux-vapeur.
Règles pour le calcul de toutes les dimensions principales pour la construction d!une turbine de Fourneyron.
En prenant en considération ieB désignations du numéro précédent, on a pour le calcul de toutes les dimensions principales les règles suivantes :
Volume d’eau (en mètres cubes) qui doit agir sur la roue pour obtenir un effet utile de N„
chevaux
Rayon intérieur de la roue motrice
Angle sous lequel les courbes directrices coupent la circonférence intérieure du tambour de la turbine:
a) Pour les petites turbines
i) Pour les grandes turbines
Rayon de courbure des aubes directrices . .
Epaisseur du métal des aubes directrices. . .
Epaisseur du métal de la vanne cylindrique .
Jeu entre la vanne et la surface intérieure de la roue
Nombre des aubes directrices
Avec ces données on peut tracer la coupe horizontale de la roue directrice, et par ce dessin on trouve l’angle « et la largeur s
Angle sous lequel les aubes de la roue motrice coupent la circonférence intérieure de la roue .
Vitesse avec laquelle l'eau sort des canaux de la roue directrice:
« et s
sin [i
cos a sin ( a -f- /?)
TURBINES
Pour le cas où l’eau est conduite dans des longues tuyaux qui occasionnent des pertes de chute, il faudrait ddduire de la chute réelle celle qui est perdue de H pour obtenir la valeur effective.
Hauteur de la turbine
Les valeurs de k sont
I si «, = 15°.
I si «, = 24°.
Rapport entre le rayon extérieur et le rayon intérieur de la roue :
Nombre des aubes de la roue motrice i, = 1*2 i sin /?
Epaisseur du métal des aubes de la roue motrice =
Le tracé des aubes de la roue motrice peut se faire au moyen de deux arcs de cercle n p et q t. (fig. 3) :
Si /9 = 60° 90°
Premier rayon de courbure p n = 0 45 R, 0'36 R,
Deuxième rayon de courbure qt = 059 R, 0'50 R,
Angle sous lequel les aubes coupent la surface extérieure do la roue, pas plus grand que 10 à 15°.
Largeur extérieure des canaux de la roue motrice :
k i R, sin fl k, i, R, sin (« -f- 0)
Vitesse la plus avantageuse d’un point à la surface intérieure de la roue:
\/eH +
b sin j) cos «
Nombre le plus avantageux des tours de roue par minute:
TURBINES
Formules pour le calcul de T effet utile des turbines de Foumeyron.
Pour le calcul de l’effet utile, développé par une turbine de Foumeyron de dimensions données, à diverses ouvertures de vannages et de vitesses, il est convenable d'ajouter aux notations du numéro 229 encore les suivantes :
12 la somme des sections de tous les orifices de la roue directrice pour une certaine position de la vanne circulaire;
13, la somme des sections des canaux à la circonférence intérieure de la roue ;
13, la somme des sections des canaux de la roue motrice à la circonférence extérieure ;
v, la vitesse d'un point à la circonférence extérieure de la roue ;
yî % m u
g- = x le rapport entre la hauteur qui correspond à la vitesse extérieure de la roue et la hauteur de la chute H.
Cela posé, on calcule les valeurs de n m A 13 C D par les expressions suivantes :
- 8in a
sin
kr
■ Oi k,
cos
iw ■
TT
cos a H — -*■
[w, ~mr 008 “ + 008 r) w, 13, cog
g-gr 009 “+cotr
Vl + m
■t ttj »
12, k, R, 0 1 -t- mJ + n’
188 TURBINES
Et alors on trouvera pour une valeur quelconque de x:
En
luooyii
V2gü
- Alt. (d Vx+ V
On trouvera de plug la valeur de x, pour laquelle l’effet utile est un maximum, de même la plus grande valeur correspondante de En , par l’expression :
) -il-.
