Le fonctionnement d’une turbine

Par François, Ingénieur tendering machines tournantes

Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d’un fluide (air, gaz chaud, vapeur, eau) pour la transformer en énergie mécanique. Dans une turbine vapeur, cette énergie mécanique est obtenue grâce à la détente de la vapeur entre une source chaude à haute pression et une source froide à basse pression. L’écart de pression et de température entre les deux sources doit être aussi important que possible pour améliorer le cycle thermodynamique et ainsi augmenter la quantité d’énergie produite.

En général, le fluide circule en boucle fermée et est mis en mouvement forcé par des pompes (en particulier la pompe alimentaire).

La vapeur obtenue se détend, elle occupe plus d’espace : son volume augmente. C’est pourquoi les ailettes augmentent en taille de l’entrée vers la sortie de la turbine.

C’est un peu comme sur un bateau : pour bien avancer, l’angle d’entrée du vent dans les voiles doit être optimal.

Cependant, la détente a tendance à « pousser » les rotors. Il faut donc contrecarrer cette poussée par une butée axiale. Inverser le sens des flux permet de minimiser la poussée sur la ligne d’arbres, et donc de réduire les dimensions de la butée.

De même, au-delà d’une certaine dimension, les contraintes mécaniques et de construction conduisent à scinder la turbine en plusieurs modules. Par exemple, un module HP (haute pression), un module MP (moyenne pression) et un module BP (basse pression).