TURBOMACHINES MEC8250 (ancien MEC4270)
Objectifs: Le cours a pour but de
familiariser l'étudiant avec les différents type de turbomachines
telles que les pompes, les ventilateurs et les compresseurs ainsi
que les turbines à gaz et les turbines hydrauliques. Les notions
d'aérodynamique et de thermodynamique sont appliquées afin
d'établir la modélisation et la compréhension de l'écoulement dans
une turbomachine et pour développer des éléments de base pour la
conception et la sélection de ces machines. Des intervenants de
l'industrie participent par le biais de conférences d'intêret
pratique.
Description du cours: Classification des turbomachines. Équations de conservation. Équation d'Euler. Définitions de rendement. Rappel de thermodynamique. Triangles de vitesses. Turbines et compresseurs axiaux. Analyse au point de design et hors design. Pompes et compresseurs centrifuges. Lois de similitude et courbes caractéristiques.Vitesse spécifique et sélection de turbomachines. Cycles des turbines à gaz. Optimisation des cycles réels. Performance des turbines à gaz. Turbines hydrauliques.
Théorie unidimensionelle des turbomachines Hypothèse de calcul. Révision de concepts de base de la dynamique et du transfert énergétique d'un fluide en mouvement. Quantité de mouvement; principe d’action et réaction. Travail d’une roue : équation d'Euler;application aux turbomachines qui opèrent avec des fluides compressibles et incompressibles. Transformation de l’énergie cinétique en travail mécanique. Transformation d'énergie thermique en énergie cinétique : Application aux turbomachines thermiques des lois fondamentales de la thermodynamique.Définitions de rendement.
Turbomachines axiales Triangle des vitesses. Le triangle normal. Caractérisation des triangles de vitesse: coefficient de charge, coefficient de débit, degré de réaction. Turbines multi-étages: les triangles de vitesse spéciaux. Compresseurs axiaux multi-étages, Types d’étages de compresseur, degré de réaction.
Turbomachines radiales Transfert d'énergie. Le facteur de glissement. L'inclinaison des pales. Les compresseurs et les pompes centrifuges. Les turbines hydrauliques.
Nombres adimensionels Similitude des régimes de fonctionnement. Coefficient de débit et coefficient de charge. Formes particulières:pompes ventilateurs, compresseurs et turbines. Courbes caractéristiques. Vitesse spécifique et diamètre spécifique. Diagramme de Cordier.
Turbines à gaz Turbines à gaz industrielles et aéronautiques. Les éléments principaux des turboréacteurs. Poussée de propulsion et consommation spécifique de carburant. Etudes des cycles des turbines à gaz. Les cycles avec resurchauffe, échangeur de chaleur et refroidissement intermédiaire
Turbines hydrauliques Turbines Pelton, Francis et Kaplan
Dixon, S.L., 1998 "Fluid Mechanics and Thermodynamics of
Turbomachinery" Fourth edition, Butterworth-Heinemann, Woburn, MA, USA, 1998
ISBN 0-7506-7059-2
Cohen, H., Rogers, G.F.C, Saravanamuttoo, H.I.H., 1996 "Gas
Turbine Theory" Fourth edition, Longman group, Harlow, UK, 1996 ISBN
0-582-23632-0
Description du cours: Classification des turbomachines. Équations de conservation. Équation d'Euler. Définitions de rendement. Rappel de thermodynamique. Triangles de vitesses. Turbines et compresseurs axiaux. Analyse au point de design et hors design. Pompes et compresseurs centrifuges. Lois de similitude et courbes caractéristiques.Vitesse spécifique et sélection de turbomachines. Cycles des turbines à gaz. Optimisation des cycles réels. Performance des turbines à gaz. Turbines hydrauliques.
Plan de Cours
Introduction Classification générale des machines turbomachines selon le sens de l'écoulement. Aspects historiques. Machines opérant avec des écoulements en régime incompressibles et machines fonctionnant avec des écoulements en régime compressible. Configuration des turbomachines. Turbomachines axiales, radiales et mixtes. Machines hydrauliques et machines thermiques.Théorie unidimensionelle des turbomachines Hypothèse de calcul. Révision de concepts de base de la dynamique et du transfert énergétique d'un fluide en mouvement. Quantité de mouvement; principe d’action et réaction. Travail d’une roue : équation d'Euler;application aux turbomachines qui opèrent avec des fluides compressibles et incompressibles. Transformation de l’énergie cinétique en travail mécanique. Transformation d'énergie thermique en énergie cinétique : Application aux turbomachines thermiques des lois fondamentales de la thermodynamique.Définitions de rendement.
Turbomachines axiales Triangle des vitesses. Le triangle normal. Caractérisation des triangles de vitesse: coefficient de charge, coefficient de débit, degré de réaction. Turbines multi-étages: les triangles de vitesse spéciaux. Compresseurs axiaux multi-étages, Types d’étages de compresseur, degré de réaction.
Turbomachines radiales Transfert d'énergie. Le facteur de glissement. L'inclinaison des pales. Les compresseurs et les pompes centrifuges. Les turbines hydrauliques.
Nombres adimensionels Similitude des régimes de fonctionnement. Coefficient de débit et coefficient de charge. Formes particulières:pompes ventilateurs, compresseurs et turbines. Courbes caractéristiques. Vitesse spécifique et diamètre spécifique. Diagramme de Cordier.
Turbines à gaz Turbines à gaz industrielles et aéronautiques. Les éléments principaux des turboréacteurs. Poussée de propulsion et consommation spécifique de carburant. Etudes des cycles des turbines à gaz. Les cycles avec resurchauffe, échangeur de chaleur et refroidissement intermédiaire
Turbines hydrauliques Turbines Pelton, Francis et Kaplan
Références
N'hésitez pas à nous contacter : marcelo.reggio@polymtl.ca
