Doc Turbine

[Pif]

Bien l'bonjour ;
Pas concluant cette démo ....
Une idée au pif, en installent l'entrée de la turbine en bas avec la sortie aussi en bas, la condensation au démarrage ,qui doit énormément freinée ,ne permettrait elle pas une plus vite mise en rotation ?

[berola]

Bonsoir
L'entrée/ sortie en bas n'est pas une solution aussi bonne que ça .
Il vaut mieux que l'entrée soit en haut et l'échappement en bas pour la purge.
@+

[rhavrane]

Bonjour,
Les quelques secondes où la turbine a tourné sous environ à environ 5 bars, pas de souci d’échappement, même si un diamètre plus grand doit sans doute améliorer le rendement.
D'après un spécialiste, la chaudière classique est inadaptée pour ce type de machine, ou alors elle est de taille disproportionnée, la solution serait la vaporisation instantanée, et hélas elle est hors de ma portée...

[metal89]

Dans les turbines à réaction la vapeur subit un détente dans l'injecteur, ou ce qui en tient lieu, transformant l'énergie de pression en énergie cinétique. Il faut donc de la vapeur très surchauffée sous peine de massivement condenser lors de cette détente. Malheureusement la chaudière marine produit de la vapeur saturée surtout lorsque sa capacité de vaporisation est fortement sollicitée. Donc la sanction est immédiate.

Ce n'est pas le même phénomène que pour un moteur à piston où la pression a de l'importance. C'est cette pression agissant sur la tête de piston qui produit le couple moteur. Dans une turbine à réaction c'est la vitesse du fluide qui a de l'importance. On prélève l'énergie mécanique en réduisant la vitesse du fluide. Donc pas de panique si on produit de la vapeur à 3 bars ou moins du moment que le débit est là et qu'on la surchauffe suffisamment.

Pour vérifier la nécessité d'une surchauffe il suffit de mettre un tortillon de tube cuivre (style alambic) en sortie de chaudière, de lui amener de la chaleur avec une torche gaz classique de puissance modérée (genre torche de plomberie pour souder à l'étain) et observer la différence de fonctionnement. Si cela est probant il faut peut être envisager un surchauffeur auxiliaire indépendant avec un brûleur de petite puissance. La surchauffe ne consomme pas beaucoup d'énergie mais demande une surface d'échange importante, les gaz étant de mauvais conducteurs de la chaleur.

Les turbines, même petite sont très goulue en vapeur. Il y a beaucoup d'éléments sur le site de Jacques pour y voir un peu plus clair sur le phénomène. C'est classé dans le flash steam.

Bon courage

[paterson]

Bonjour,
........ la solution serait la vaporisation instantanée, et hélas elle est hors de ma portée...

Pas forcément Raphael; une chaudière Kindon à 3 bruleurs champignon te fournira bcp de vapeur


NB: les 3 champi peuvent être éventuellement remplacés ( à essayer) par un céramique long.
Pour 3 champi ou 1 céram long, il faut penser à un réservoir de gaz de bonne taille, et peut-être "le réchauffer" avec de l'eau (double paroi)

[rhavrane]

Bonjour Roger,
Superbe chaudière qu'hélas je ne saurai pas construire.
Une question cependant. Cette chaudière a une très grande surface de chauffe mais semble avoir peu de contenance ==> La turbine est fort gourmande, faudrait-il prévoir une pompe électrique additionnelle ?

[Malevthi]

Bonjour,
L'expérience est intéressante. Dans mes projets (et expériences), j'ai toujours associé turbine à vaporisation instantanée. Leur gourmandise n'est pas compatible avec une chaudière classique. Une chaudière performante comme la Kindon ou Scott (avec surchauffe) peuvent à la rigueur tenir la route, mais le matériel complémentaire (pompe, petit-cheval, régul ...) seront vite difficilement "embarquables".
De plus, je pense que plus la turbine est de petit diamètre, plus il est difficile de la rendre utilisable sur une installation autre que fixe.

[minimotoriste]

Tout le monde
Il y a tout de même un truc qui me chiffonne ,vu les vidéos de Raphaël sa turbine ne fait pas "3 tours"et il y a de la vapeur partout et la pression tombe immédiatement ,quel est le diamètre de l injecteur?? c est a se demander s il y en a un ,même avec une chaudière a gros débit on va tomber dans un rendement plus que minable
Signé l apprenti vaporiste .@+++.Henry.

[rhavrane]

Bonjour,
J'ai retrouvé la vidéo du montage de ma turbine présentée par son créateur, Jianzhong Dong (Microcosm), je ne vois pas le moindre injecteur, l'arrivée de vapeur se fait par un tube de diamètre 3 mm :
[video]https://www.youtube.com/watch?v=cVsliIA8Lmg[/video]

[metal89]

La petite expérience sur table que je propose avec un serpentin en cuivre et une torche gaz de magasin de bricolage me semble facile à monter et permet d'avoir le coeur net avec peu de temps passé dans le montage et sans massacrer l'équipement. Faire fonctionner correctement le système sur table avec un surchauffeur auxiliaire digne de ce non est, à mon sens, une première étape essentielle
Si malgré un débit suffisant et de la vapeur de bonne qualité la turbine ne donne rien de bon, en définitive il n'y aura pas eu de gros frais engagés. Et si tout va bien, installer élégamment l'ensemble dans l'embarcation est un autre problème, et non des moindre, j'en conviens volontiers.

Je rejoins Malevthi sur sa remarque, voici pourquoi:
- la vitesse périphérique du rotor à vide (couple moteur quasi nul) tend à égaler la vitesse de la vapeur en sortie d'injecteur.
C'est l'essentiel des vidéos de youtube, mais la vitesse maxi à vide n'a pas d'autre signification que de prouver que la machine est bien usinée.
Si par exemple on est dans les 30m/s (environ 110 km/h) en sortie d'injecteur, ce qui est peu par rapport aux machines industrielles, la vitesse du rotor à vide doit aussi approcher les 30 m/s. Si le rotor fait 50 mm de diamètre, il a une circonférence de 50*3.14/1000= 0.157m par tour. En théorie il tournera à vide à 30/0.157=191 trs/s soit au final 11 464 trs/mn
- sur une machine tournante la puissance P est égale au couple moteur C multiplié par la vitesse de rotation Omega. P= C*Omega. Pour maintenir un bon rendement, même en charge, la vitesse Omega doit être élevée et donc le couple moteur, pour une puissance donnée, est tout rikiki. Pour avoir un couple suffisant Il faut une démultiplication à 2 ou 3 étages. Chaque étage a un rendement mécanique de l'ordre de 0.8 soit 0.8*0.8*0.8= 0.51. Donc quand même pas grand chose en sortie.

[metal89]

La géométrie de la turbine est un peu étrange et ressemble de loin à une pompe centrifuge que l'on ferait marcher en moteur. L'eau est un fluide incompressible et pour de l'eau cela marcherait probablement. Pour le voir il suffit de la brancher sur l'eau du robinet qui est débitée vers 2-3 bars et regarder ce qui se passe. Mais la vapeur est un gaz compressible et c'est assez différent.
Sinon effectivement il ne semble pas y avoir d'injecteur.

Ici un exemple de réalisation de turbine à réaction en modélisme.
http://www.vapeuretmodelesavapeur.com/t ... nal-1-.pdf

[Zéphyrin]

la cylindrée de cette turbine est considérable, il y a détente immédiate et condensation de la vapeur sitôt la vanne ouverte, sans que la turbine ait vraiment travaillé : de toute évidence la vapeur n'est pas surchauffée, et n'est pas un "gaz parfait", c'est vital avec une turbine.
Seul l'essai proposé par metal89 ou un coup de chalumeau sur le tube de sortie de la chaudière permettra de faire travailler la turbine plus que qq secondes.
Et il faut bien sûr aussi un injecteur, (voir l'article de MRB plus haut), maintenir la pression avec un tuyau de 3 mm de dia ouvert avec cette chaudière (ce qui est pratiquement à l'air libre !) est très très optimiste...

avec les pales telles qu'elles sont orientées, il me semble que la vapeur se retrouve au centre, et comme l'échappement est apparemment tangentiel, opposé à l'admission, ceci implique un très mauvais écoulement, mais les photos ne sont pas très claires.

[scyllias91]

Hello Raphael
Je viens de voir tes videos ,et je comprends ta deception.
Avant de poser ta turbine sur une etagere,je pense qu il serais bien de l autopsier et voir si quelques modifs ne peuvent pas ameliorer la bete.
Premier step , un injecteur digne de ce nom,quand je vois la difference sur ma chaudiere flash avec 2 dixiemes d ecart il y a surement a gratter de ce cote la.
A bientot au bord de l eau

Eric

[scyllias91]

Bonjour,

La turbine de Raphael a rejoint mon atelier .Après une inspection extérieur détaillée j'ai décidé de faire un essais a l'air comprimé.
Ca tourne bien mais a haut régime la turbine semble se bloquer repartir et ainsi de suite .
la vitesse a 1 bar est de 39000tr/m a 2 bar 43000 tr/m j'ai poussé plus mais ensuite la pression monte mais le régime plafonne vers 45000 tr/m .
Tout cela avec l'arrivé d'origine qui est un bête tube de 2.5mm de diamètre.
Autre constat la réduction n'est pas de 13,5 comme annoncé sur le site mais de 25
editC'est moi qui est tord les 2 étage ne sont pas identique le rapport est bien de 1/15
J'ai ensuite démonté la bête .
J'avais constaté un léger jeu axial sur la turbine et effectivement la turbine frotte sur le carter latéral d'où les ralentissements brutaux : tournage d'une rondelle plus épaisse et hop plus de jeu
j'ai aussi refais un injecteur avec convergent divergent de diamètre de col 1.5 mm résultat avec le même réglage de mon détendeur j'ai 2 bar à la place de 1 bar et la vitesse est de 45000tr/m .le gain en conso d'air est évident.
Ensuite un petit tour sur le réducteur ,d'origine les arbres se baladent axialement et les pignons peuvent venir frotter sur les supports.
j'ai donc épaulé les pignons et bagues d'arrêts pour qu'ils touchent uniquement la bague tournante des roulements.
Verdict ça tourne super libre et plus de phénomène de ralentissement a haut régime.
Comme je ne pouvais en rester là ,j'ai accouplé la turbine a la seule chaudière dispo que j'avais ,ma chaudière inox de 200mm x 100mm a tube de chauffe central et relié la turbine a une hélice qui ventile dans un bidon d'eau.
Résultat une turbine ça turbine .
l'hélice de 60mm de mon puffer tourne a 1100tr/m sous 2 bar maximun que puisse fournir la chaudiere
et une hélice plastique de offshore de 54mm tourne a 2800tr/m sous 2 bar aussi
A la différence d'un moteur a piston on voie bien que c'est l'injecteur qui limite le débit et la pression dans une turbine.

Photos et vidéos a suivre

Eric

[scyllias91]

Suite des essais turbine les vidéos

https://www.youtube.com/watch?v=6AJjGoJgLRg

https://www.youtube.com/watch?v=rLaG1xBcSUk

Eric