Implantation d'une micro-centrale : chute brute, débit et conduite forcée

L'onglet Implantation reçoit ce que le site impose : la chute, le débit, la conduite qui amène l'eau et la position de la roue par rapport au niveau aval. Tout le reste de la fenêtre en découle.

Au sommaire :

• Chute brute, débit du site et hauteur H2
• Conduite d'amenée : vitesse et perte de charge de la conduite forcée
• Puissance du site : ρ·g·Q·Hb

Chute brute, débit du site et hauteur H2

• Hb, chute brute (m) : différence d'altitude entre la surface du réservoir amont et celle du réservoir aval. C'est une pression disponible, pas une vitesse : toute la méthode de la fenêtre en découle.
• Débit max du site (m³/s) : débit maximal turbinable. Le logiciel l'affiche aussi en m³/h. Les boutons + et − l'ajustent par pas.
• H2, hauteur de la sortie de roue (m) : hauteur entre la surface aval et la sortie de la roue, ou son axe si l'arbre est horizontal. Elle fixe la pression sous la roue, donc le risque de cavitation : plus H2 est grand, plus la pression à la sortie de roue est basse.
• Tube de jonction et coude : si la longueur de l'aspirateur et H2 ne permettent pas un aspirateur vertical, Heliciel l'annonce (« La longueur de l'aspirateur et la hauteur H2 imposent un aspirateur horizontal et un coude ») et ajoute un tube de jonction horizontal et un coude, dont il affiche la longueur et les pertes de charge.

Exemple

La vue verticale montre les niveaux amont et aval, la hauteur H2 et l'aspirateur avec son coude.

Conduite d'amenée : vitesse et perte de charge de la conduite forcée

Saisies : longueur (m), diamètre (mm), rugosité (mm), en saisie directe ou par le choix d'une matière dans la liste, qui pose sa rugosité.

Résultats : section (cm²), vitesse dans la conduite (m/s), perte par frottement (m), calculée par la formule de Colebrook.

Chaque mètre perdu dans la conduite est retiré de la chute que reçoit la roue (Hn = Hb − pertes du parcours). Une conduite trop petite accélère l'eau, et la perte croît à peu près comme le carré de la vitesse.

Exemple

L'installation entière en 3D : la conduite forcée relie le réservoir amont à la bâche spirale.

Puissance du site : ρ·g·Q·Hb

Ce bloc affiche la puissance brute du site, P = ρ·g·Q·Hb, en kilowatts et en chevaux, avec le débit maximal et la chute brute de l'onglet. C'est le plafond physique : les pertes du parcours la réduisent à ρ·g·Q·Hn, la puissance disponible à la roue, et la roue en convertit une partie en puissance à l'arbre. Ces trois niveaux sont tracés dans l'onglet Résultats.

Exemple

Le graphique des puissances : puissance maximale du site, puissance disponible, puissance cinétique axiale et puissance à l'arbre.

Pour aller plus loin

La page de référence Hydro Turbine design présente la méthode complète et un cas d'étude chiffré. Les autres pages d'aide de la fenêtre :

• Panneau de commandes
• Implantation
• Bâche spirale
• Distributeur
• Roue
• Aspirateur
• Vitesse spécifique
• Statistiques
• Vues et graphe piézométrique
• Kit de fabrication
• Résultats, méthode, erreurs