turbine
(latin turbo, -inis, tourbillon)
Turbomachine dans laquelle l'énergie d'un fluide moteur (eau, vapeur, gaz, etc.) fait tourner une roue mobile sur laquelle on recueille un travail.
Généralités
Une turbine est composée de deux organes essentiels : un distributeur fixe dont le rôle principal est de donner une orientation convenable aux filets fluides qui pénètrent dans la roue ; une roue mobile munie d'ailettes ou d'augets et dont le rôle est de transformer l'énergie du fluide en énergie mécanique. Certaines turbines sont équipées d'un troisième organe appelé diffuseur, destiné à récupérer, sous forme d'énergie de pression, l'énergie cinétique résiduelle du fluide à la sortie de la roue.
Turbines hydrauliques
Leur rendement peut atteindre 90 %. L'eau agit par son poids et sa vitesse sur toute la surface d'une roue. Dans les turbines à action, les pressions d'entrée et de sortie sont les mêmes ; dans les turbines à réaction, la pression de sortie est inférieure à la pression d'entrée. La turbine Pelton est une turbine à action employée pour les hautes chutes et les faibles débits. Les augets de la roue mobile sont en forme de ω et le système de distribution est actionné par des servomoteurs. La turbine Francis, à réaction, est utilisée pour les moyennes et les basses chutes. Le distributeur est formé de deux flasques plans et parallèles entre lesquels se trouvent les aubes directrices mobiles permettant d'ajuster le débit. La turbine hélice et la turbine Kaplan sont employées pour les basses chutes (5 à 15 m) et sont dotées d'une roue en forme d'hélice dans laquelle l'eau s'écoule parallèlement à l'axe. Dans la turbine Kaplan, les pales de l'hélice sont orientables.
Turbines à vapeur
On y utilise la vapeur qui peut y agir par son énergie cinétique (turbine à action) ou, de plus, par détente dans les aubes de la roue mobile (turbine à réaction). Parmi les turbines à action, on distingue la turbine de Laval, dans laquelle la vapeur se détend avant de venir en contact avec les aubes, la turbine Curtis, à plusieurs étages de pression et à détentes multiples, et la turbine Rateau, multicellulaire, dont les aubes sont fixées à la périphérie de disques calés sur l'arbre. La turbine Parsons est une turbine à réaction comportant plusieurs étages de pression ; elle comprend une succession de couronnes fixes munies d'aubages directeurs alternant avec des couronnes mobiles à aubes. Le rendement de ces turbines peut être amélioré en effectuant, au fur et à mesure de la détente, des soutirages de vapeur pour réchauffer l'eau d'alimentation.
Turbines à gaz
Le fluide moteur y est le plus souvent le gaz de combustion obtenu en brûlant, à pression constante et de façon continue dans une chambre de combustion, une certaine quantité de combustible solide, liquide ou gazeux, dans un flux d'air comprimé. Cette machine entraîne d'une part un compresseur, qui fournit l'air comburant comprimé, d'autre part la machine réceptrice, qui ne reçoit, en définitive, que l'excès de la puissance fournie pour la turbine sur celle qui est consommée par le compresseur.
Les turbines destinées aux réacteurs nucléaires fonctionnent en circuit fermé, le fluide actif recevant sa chaleur d'une source extérieure, se détendant dans la turbine, puis, après refroidissement, étant renvoyé pour un nouveau cycle.
