HM 150.20 Principe de fonctionnement d'une turbine Francis - Banc d'entraînement scolaire - Équipement de laboratoire scolaire - Matériel expérimental pédagogique en mécanique des fluides
1. Description
Les turbines hydrauliques sont des turbomachines exploitant la force hydraulique. La turbine Francis est un type de turbine à réaction qui convertit l'énergie de pression de l'eau en énergie cinétique dans le distributeur et le rotor. L'eau est acheminée vers le distributeur par un corps spiralé. L'eau en mouvement est accélérée dans le distributeur par les aubes directrices réglables et dirigée vers les pales. La redirection et l'accélération supplémentaire de l'eau dans le rotor génèrent une impulsion qui est transmise à ce dernier.
Le modèle HM 150.20 est une maquette de turbine Francis illustrant le fonctionnement d'une turbine à réaction.
Le dispositif expérimental comprend le rotor, le distributeur avec ses aubes directrices réglables, un frein à bande pour la mise en charge de la turbine et un carter muni d'un panneau avant transparent. Ce panneau transparent permet d'observer l'écoulement de l'eau, le rotor et les aubes directrices en fonctionnement. L'angle d'attaque, et donc la puissance du rotor, est modifié par le réglage des aubes directrices.
Le couple de la turbine est déterminé par la mesure de la force exercée sur un frein à bande et affiché sur des dynamomètres. Pour mesurer la vitesse de rotation, un capteur de vitesse sans contact, par exemple le HM 082, est nécessaire. Un manomètre indique la pression de l'eau à l'entrée de la turbine.
Le dispositif expérimental se positionne facilement et en toute sécurité sur la surface de travail du module de base HM 150. L'alimentation en eau et la mesure du débit sont assurées par le HM 150. Le dispositif expérimental peut également être alimenté par le réseau électrique du laboratoire.
2. Détails techniques
Fonctionnement d'une turbine Francis
Panneau avant transparent pour l'observation de la zone de fonctionnement
Chargement de la turbine par frein à bande
Ailettes directrices réglables pour différents angles d'attaque
Marquage sur le tambour de frein pour la mesure de vitesse sans contact
Instruments : dynamomètres à ressort pour la détermination du couple, manomètre pour la mesure de la pression à l'entrée de la turbine
Détermination du débit par le module de base HM 150
Alimentation en eau par le module de base HM 150 ou par le réseau électrique du laboratoire
3. Données techniques
Turbine
Puissance : 12 W à n = 1100 min⁻¹, environ 40 L/min, H = 8 m
Rotor
7 pales
Largeur des pales : 5 mm
Ø extérieur : 50 mm
Ailettes directrices
6 ailettes réglables (20 positions)
Plages de mesure
Force : 2 x 0…10 N
Pression : 0…1,0 bar
