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L'écoulement de l'eau provoque sur le profil de l'aube une force hydrodynamique qui induit
un couple de rotation sur la turbine.
Comme pour une aile d'avion, la force portante résulte d'une différence de pression entre
les deux faces du profil.
Lorsqu'une aube se déplace dans l'eau, il se produit sur une des faces l'intrados, une zone de surpression et sur l'autre l'extrados, une zone de dépression.
Les caractéristiques d'implantation de la turbine obligent une hauteur d'aspiration (H) mesurée entre le plan d'eau en aval et l'eau sur la turbine.
La valeur (H) est positive si la turbine se trouve au dessus du niveau d'eau en aval , elle est négative dans le cas contraire.
Une turbine Francis sera placée le plus haut possible par rapport au niveau en aval, c'est l'effet de positionnent. En surélevant la turbine, la pression devient négative à la sortie de la roue de turbine par dépression.
Car la dépression statique égale la hauteur d'aspiration et l'on soustrait la dépression dynamique due à l'écoulement de l'eau autour du profil de l'aube.
(différence de pression entre l'intrados et l'extrados).
Avec l'augmentation de (H), la dépression atteint localement la pression de vaporisation
de l'eau, et l'érosion de la surface de l' aube, par cavitation qui est dommageable
pour celle-
Les turbines Francis sont généralement utilisées pour de moyennes chutes et peuvent développer des puissances très importantes, et d'un bon rendement.
Car un bon débit peut atteindre de 50 à 100 % du débit nominal .
Ce matériel n'est pas recommandé pour un débit susceptible de varier hors de ces limites.
Ces machines sont montées avec une bâche spirale qui alimente un distributeur.
La bâche a pour tâche de par sa forme, de créer un débit constant sur l'entrée du distributeur.
Celui-
La mise en rotation s'effectue par une tige de commande du distributeur qui est entraînée par deux tirants.
La roue de la turbine est placée à l'intérieur des distributeurs, et l'arbre qui la relie à la génératrice est guidé par l'arbre principal de la turbine.
Elle est utilisable pour les moyenne chutes (entre 40 et 200 mètres).
Elle ressemble à un cylindre évasé, divisé sur sa longueur par une série de cloisons longitudinales incurvées. Le pourtour élargi de la turbine est cerclé par une couronne percée de nombreuses ouvertures, par lesquelles se déverse l'eau sous pression en provenance d'une conduite forcée.
L'eau glisse sur les pales de la turbine vers son cœur, d'où elle est évacuée.
C'est la différence de pression qui est à l'origine de rotation de la turbine.
Lien:
La turbine Francis
FRANCIS
Deux principes sont à la base de son fonctionnement :
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Spirale et d'aubes directrices, ou les deux à la fois.
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par les aubes d'une roue en rotation qui dévient
les filets d'eau, pour leur donner une direction parallèle
à l'axe de rotation.
Lorsque la pression à l'entrée de la roue
est supérieure à la pression de sortie de celle-
On parle de turbine à réaction qui dispose
d'un bon rendement.
Cette turbine est immergée et utilise à la fois
la vitesse de l'eau et la différence de pression.
James Bicheno Francis, ingénieur américain
(Southleigh, Devon, 1815-
Il a réalisé, en 1849, la turbine hydraulique qui porte son nom.
C'est une turbine à réaction.
