ÉTUDE ÉNERGETIQUE DE FONCTIONNEMENT DE LA TURBINE MULTICELLULAIRE DE CURTIS

Abstract

Ce mémoire s’inscrit dans le cadre des thèmes d’ingénierie qui étudient la production de l'électricité et consiste à l’analyse de la turbine à vapeur en général et en mettant l’accent, plus particulièrement, sur la turbine de Curtis. Tout au long de ce travail, nous avons suivi deux cas d'étude lesquels sont le cas d'une turbine Curtis basique à un seul étage et le cas de plusieurs étages, pour sélectionner les facteurs qui affectent les performances de la turbine telles que les rendements, la vitesse, la puissance, etc. A travers chaque étude de cas, on pourra déduire les caractéristiques qui rendent la turbine Curtis plus adaptée à l’exploitation. Les résultats ont été présentés en majorité sous forme de valeurs numériques qui donnent plusieurs renseignements sur les différents étages de fonctionnement de la turbine Curtis et qui peuvent constituer une source non négligeable pour aider l'ingénieur à saisir les règles d’une bonne utilisation de la turbine en termes de performance et de meilleures conditions de fonctionnement. Au bout de ce travail, il a été constaté que la multiplication des étages de la turbine de Curtis ne donne pas forcément des résultats meilleurs notamment sur les rendements et que l’angle d’entrée et le coefficient de perte de charge ont un impact considérable sur le travail de la turbine de Curtis et sur les rendements d’où l’intérêt de prendre en compte ces deux facteurs dans la conception et l’utilisation de la turbine. Mots clés : Turbine à vapeur, Turbine à action, Turbine multicellulaire, Turbine Curtis.

Abstract This dissertation is part of the engineering topics that study electricity generation and consists of the analysis of the steam turbine in general and focusing, more specifically, on the Curtis turbine. Throughout this work, we have followed two cases of study which are the case of a basic Curtis turbine with a single stage and the case of several stages, to select the factors that affect the performance of the turbine such as efficiency, speed, power, etc.. Through each case study, we will be able to deduce the characteristics that make the Curtis turbine more suitable for operation. The results have been presented mostly in the form of numerical values that give several pieces of information about the different operating stages of the Curtis turbine and can be a significant source to help the engineer to grasp the rules for a good use of the turbine in terms of performance and better operating conditions. At the end of this work, it was found that the multiplication of the stages of the Curtis turbine does not necessarily give better results especially on the efficiency and that the inlet angle and the pressure drop coefficient have a considerable impact on the work of the Curtis turbine and on the efficiency. The inlet angle and the pressure drop coefficient have a considerable impact on the work of the Curtis turbine and on the efficiency, hence the interest to take into account these two factors in the design and use of the turbine. Key words: Steam turbine, Action turbine, Multistage turbine, Curtis turbine.

ملخص

هذه الاطروحة تقع ضمن الموضوعات الهندسية التي تدرس إنتاج الكهرباء ،و تصلح أيضا لتحليل التوربينات البخارية بشكل عام و توربين كورتيس بشكل خاص. طوال هذا العمل، سوف نتبع حالتين دراسيتين و هما نوع توربين كورتيس أساسي ذو طابق واحد و حالة أخري يكون فيها متعدد الطوابق،لتحديد العوامل التي تؤثر على أداء التوربين مثل الانتاجية ،السرعة و الطاقة ...إلخ. من خلال دراسة كل حالة ،سوف نستطيع استنتاج الميزات التي تجعل توربين كورتيس ملائم أكثر للإستغلال.. أكثر النتائج المعروضة على شكل قيم عددية التي تعطي معلومات على مختلف مراحل تشغيل توربين كورتيس و التي من الممكن أن تشكل مصدر غير مهمل لمساعدة المهندس على فهم قواعد الإستخدام الجيد لهذا التوربين من حيث الأداء و شروط الإستخدام الجيد له. في نهاية هذا العمل،وجد أن تعدد الطوابق في توربين كورتيس لا يُعطي بالضَّرورة نتائج جيدة و بالخصوص على الإنتاجية كما أن زاوية الدخول و معامل هبوط الضغط لهما تأثير كبير على عمل توربين كورتس و الإنتاجية ،و من هنا جاءت أهمية الأخذ بعين الإعتبار هذين السببين عند تصميم و استخدام هذا التوربين.. الكلمات المفتاحية : توربينات البخارية ، توربينات الحركة، توربينات متعددة المراحل ، توربين كورتيس