Ventilateurs. Compresseurs - Notions fondamentales. Dimensionnement

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...