Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Jean-Marie MÉRIGOUX : Ancien Ingénieur en Chef à la Direction Technique de l’Établissement Rateau de la société Alsthom
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Les ventilateurs, soufflantes et compresseurs, destinés à véhiculer des fluides compressibles, ont pour objet de transférer de l’énergie mécanique aux fluides qui les traversent, en vue d’en accroître la pression.
L’ingénieur qui pénètre dans le domaine des machines tournantes productrices ou consommatrices d’énergie est tout d’abord frappé par la grande analogie qui existe entre les formes géométriques de matériels aussi divers que :
-
les pompes véhiculant des fluides incompressibles ;
-
les ventilateurs, soufflantes et compresseurs à fluide compressible ;
-
les turbines et moteurs hydrauliques produisant de l’énergie à partir de fluides incompressibles ;
-
les turbines et moteurs à fluide compressible.
Dans ces diverses catégories, on peut déjà distinguer deux grandes familles :
-
les machines volumétriques ;
-
les machines rotodynamiques.
Historiquement, les machines volumétriques ont été les premières à voir le jour. Le génie des mécaniciens a fait le succès de ce type de matériel. Mais la limitation en débit de cette conception de machine et, surtout, les progrès de la Mécanique des Fluides ont conduit à une autre façon d’échanger mécaniquement de l’énergie avec un fluide.
On a bien du mal à trouver un terme générique pour cet autre type de machine et on rencontre dans la littérature les expressions : machines centrifuges, turbomachines, ou encore machines rotodynamiques.
Au cours des années, le terme « machines centrifuges » est devenu impropre. Historiquement, il correspond au fait que les premières machines, autres que volumétriques, construites aux environs de 1900, étaient centrifuges ; non pas que ce type de compresseur, inventé par le professeur Rateau, l’ait été tellement plus tôt que le compresseur axial étudié en Grande-Bretagne par Parsons entre 1901 et 1906, mais parce que la machine centrifuge a atteint bien plus rapidement sa maturité technique.
Le terme « turbomachine » est le plus employé ; celui de « machine rotodynamique » est le plus explicite : il signifie que, par l’utilisation d’un système de pales entraînées en rotation autour d’un axe, on transforme l’énergie mécanique en quantité de mouvement sur le fluide. Ensuite, par des dispositifs appropriés inclus dans la machine, on récupère sous forme de pression l’énergie contenue sous forme de vitesse.
Cet article est l’actualisation du précédent texte Ventilateurs. Soufflantes. Compresseurs rédigé par MM. Jean FRIBERG et Jean-Marie MÉRIGOUX.
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Éléments de dimensionnement
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2. Courbes caractéristiques. Réglage et adaptation
2.1 Cas des ventilateurs
2.1.1 Courbes caractéristiques. Invariants
Une notion particulièrement utile pour l’utilisateur est la différence des pressions totales entre l’entrée e et la sortie s du ventilateur :
On peut aussi l’exprimer sous la forme d’une hauteur h de gaz véhiculé ou de colonne d’eau. On a alors la relation :
avec g accélération due à la pesanteur, et comme il s’agit d’un ventilateur, on peut confondre ρe et ρs soit ρ = ρe = ρs.
Dans le cas d’une colonne d’eau, 1 mm CE est équivalent à 9,81 Pa.
L’autre donnée intéressante est le débit-volume qv du ventilateur.
À partir de ces éléments : différence des pressions (ou hauteur) et débit-volume, on peut caractériser les performances d’un ventilateur. L’habitude est de faire figurer en abscisse le débit-volume et en ordonnée l’accroissement de pression (exemple donné à la figure 9a et b ).
Mais on peut être amené à utiliser un ventilateur de caractéristiques connues avec un autre gaz ou à une autre vitesse de rotation. Ou bien, à partir d’un ventilateur de base, on peut envisager par homothétie de créer une famille de ventilateurs. Il est alors intéressant de pouvoir déduire des performances connues du ventilateur initial celles prévisibles pour ces différents cas d’application. Il existe pour cela des coefficients sans dimension dits invariants de Rateau :
-
l’invariant de pression µ tel que :
![]()
-
l’invariant...
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Courbes caractéristiques. Réglage et adaptation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SEDILLE (M.), RIOLLET (G.), FRIBERG (J.) - Turbomachines B0 Tome 2 : Turbomachines thermiques. - Cours du Conservatoire National des Arts et Métiers, Paris.
-
(2) - STODOLA (A.B.) - Turbines à vapeur et à gaz. - 2 vol. 1925 Paris.
-
(3) - FRIBERG (J.) - Machines hydrauliques et thermiques B1 : Conception et construction des machines. - Cours du Conservatoire National des Arts et Métiers, Paris.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Théorie générale des turbomachines.
-
Mécanique des fluides.
ANNEXES
Ouvrages
BALJE (O.E.) - Turbomachines. - 1981, éd. J. Wiley and Sons.
BIDARD (R.) - BONNIN (J.) - Énergétique et Turbomachines. - 1979, éd. Eyrolles.
ECKERT (B.) - SCHNELL (E.) - Compresseurs axiaux et centrifuges. - 1953, éd. Springer Verlag.
FRIBERG (J.) - Approche théorique et calcul pratique des diffuseurs. - 1996, éd. LAJF.
PLUVIOSE (M.) - Turbomachines hydrauliques et thermiques. Exercices commentés. - 1988, éd. Eyrolles.
JAUMOTTE (A.L.) - Description et construction des machines : Turbomachines, - éd. Presses Universitaires de Bruxelles.
JUDET DE LA COMBE (A.) - Manuel de turbomachines. Tome I : Généralités. Tome II : Technologie. - 1978, éd. Établissements Neu.
REBUFFET (P.) - Aérodynamique expérimentale. - 1945, éd. Béranger.
SÉDILLE (M.) - Turbomachines hydrauliques et thermiques. - Éd. Masson.
Tome 1 : Mécanique des fluides incompressibles. - 1966, 368 p.
Tome 2 : Pompes centrifuges et axiales. Turbines hydrauliques. - 1967, 572 p.
Tome 3 : Thermodynamique technique. - 1969, 288 p.
Tome 4 : Mécanique des fluides compressibles. - 1970, 300 p.
SÉDILLE (M.) - Ventilateurs et compresseurs centrifuges et axiaux. - Éd. Eyrolles-Masson.
Tome 1 : Aérodynamique...
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