COMPARAISON DES DIVERS SYSTÈMES
C0KMR41S0M Ole DiVBIffi STSrbMBS DB MACHINES A VAPIOB*
3ÏII. Ava?9tâges et inconvénients des macbines a vapeur à RàSSE pression. Les machines à basse pression présentent les AYaiitages suivants :
Lear c<mstruciion est simple; elles n'ont qu'un piston, et la quantité de travail consommé par les frottements y est moindre qoiç dans les macbines à deux cylindres.
Lb, tension étant faible , il y a , toutes choses égales , moins de faites de vapeur, et, sous ce rapport, elles sont d'un plus facile entretien.
Le$ dangers ou plutôt les conséquences des explosions y sont VUÛBS graves, parce que la vapeur y dépasse rarement d'une ^pantité notable la pression atmosphérique.
Leurs inconvénients sont qu'à foi*ce égale, elles ont des dimenflons plus grandes, et, par ^conséquent , plus de poids; qu'elles consomment plus de charbon que les machines à haute pression à détente et à condensation.
Elles exigent environ 0"*^.890 d'eau par force de cheval et par heure pour la condensation et la production de la vapeur.
241. Avantages et inconvénients des machines a détente ETA condensation. Lcs machincs à détente et à condensation ont l'avantage de consommer moyennement ^ à ^ de combustible dç moins que les machines à basse pression.
Leurs inconvénients sont :
Une plus grande complication dans le mécanisme des soupapes;
Pour quelques unes I usage de deux pistons;
Une sujétion plus grande dans l'entretien des garnitures , ce qui expose à des fuites d'autant plus grandes, que la tension dans la chaudière est plus élevée et que la détente est poussée plus
Dans les cas ordinaires, elles exigent, pour la condensation, environ 0"^550 à 0™^.560 d'eau par force de cheval et par heure.
S42. Avantages et inconvénients des machines a détente
232 MACHINES A VAPBCE.
ET SANS CONDENSATION. Les oiachiDes k haate pression avec dé- lU tente et sans condensation ont les avantages «oivants ; ^
Elles n'exigent d'eaa que ce qu'il en faat ponr la production di f i la vapeur ;
 force égale , leur poids et leur volume sont moindres que ce» des précédentes.
Leurs inconvénients sont :
De consommer plus de charbon que les machines à haute pm* sion avec détente et condensation ;
De nécessiter plus de sujétion dans Tajustage et rentreticAi pour éviter les fuites de vapeur , qui sont d'autant plus abondantes, que la pression de la vapeur dans la chaudière est plus élevée ;
D'obliger à employer de la vapeur à quatre ou cinq atmosphères au moins en sus de Tair, attendu que la proportion de la fiffee perdue par le déigagement de la vapeur dans Tair à la force total* de la vapeur est d'autant plus grande, que la tension dans la àMdière est plus petite : de là résultent plus de chances de dangers dans les effets destructeurs des explosions.
215. Avantage des détentes variables. On distingue deai sortes de détente variable :
L'une réglée à volonté par le mécanicien selon les variations de la résistance , et particulièrement utile pour régler la marche des bateaux à vapeur et des machines locomotives ;
L'autre, variable par l'action même du pendule conique Jouit de la propriété de renfermer les écarts de la vitesse dans des limites données , quelles que soient les variations de la résistance.
Dans ce dernier système de détente , la quantité de vapeur dépensée croit et diminue en même temps que la résistance , et il réunit à l'avantage de l'économie du combustible celui d'assurer la régularité du mouvement.
244. Avantages et inconvénients des machines a haute PRESSION SANS DÉTENTE NI CONDENSATION. Les machiues à hautc pression sans détente ni condensation n'ont d'autres avantages que celui d'être d'un poids et d'un volume moindres , à force égale , que celles des autres systèmes.
Leurs inconTénient!ï'&)nt :
De consommer beaucoup plus de charbon ; De présenter beaucoup de sujétion dans Tajustage et l'entretien, pour diminuer les fuites de vapeur ; D'offrir des dangers dans les suites des explosions.
245. Conséquences relatives au choix a faire d'un stsfknE DE MACHINE A VAPEUR. De cc résumé il suit, à ce qu'il nous semble :
l"" Que, dans les établissements où le combustible ne sera pas très cher, on pourra préférer les machines k'basse pression ;
2" Que, dans les localités où le combustible est cher, et quand on pourra maintenir les machines en bon état d'entretien , on devra employer les machines à détente et k condensation , et surtootcelles de nouvelle construction à un seul cylindre avec détente variable par l'action du régulateur à vitesse moyenne constante;
3"* Que, pour la navigation par bateaux à vapeur sur mer, quand on a de bons ouvriers chargés de l'entretien des machines , il peut y avoir quelque avantage , sous le rapport du tonnage des bâtiments , à donner la préférence aux machines à moyenne pression avec détente et condensation ;
i^ Que, pour les machines locomotives, les conditions du moindre poids et du plus petit volume possibles conduisent à adopter l'usage des machines à haute pression avec ou sans détente et sans condensation.
Dans la comparaison qui précède, nous n'avons pas tenu compte de la plus ou moins grande régularité du mouvement des machines, parce qu'en proportionnant convenablement le volant, on aie moyen de la régler au degré nécessaire.
PROPOBTIONS DBS MACUINES A VAPEUR.
S46. Machines a basse pression. — Vitesse du piston. La {cession dans la chaudière est ordinairement de 1*^.25 ou 1".2912 par centimètre quarré. Il convient que l'admission de vapeur soit interrompue par le tiroir vers les.,0.80 de la course,
331 HAGlINfiS À TAPBOà..
afin de dimmiier la réâstance pendant réflnasiolk m eondenseinr. Dans Hxs machines , qui sont ordinairement à Mander , li vitesse moyenne da piston varie depaisMtriroh 0*.1K) en f^', que Ton adopte pour les petites maokines de quatre chevàoi , jusqnl celle de l'^.SO , que Ton ne dépasse guère pour les plus graidn, à partir de 70 chevaux et au dessus. On trouvera les valenn convenables des vitesses corre^ndant aux diverses farces daoi le tableau suivant.
247. NoKBRB DB Toons DU voLAiiv M V. GenômfaredetoiBS, ^ui est égal à 60 fois la vitesse moyenne du piston divisée park j «cotarse ou par le double du rayon de la machine, dîminne à nesure que ia course augmente. 0» est donc obligé, pour ne pii avoir des nondires détours trop petits, de diminuer le rapportée «la course au diamètre du piston à mesure que la Ibrce de la tai- «chine augmente.
S48. DiÀHÈTBE nu CTLiNonn. Le diamètre du cylindre se cal- "cule par la formule
^ans laquelle
D exprime le diamètre du cylindre en mètres,
N la force en chevaux,
9 la vitesse 4nayenne du pisten en f.
Cette formule peut être employée pour les plus fortes maiftines, «t même pour celles des bateaux k vapeur de 2S0 chevaux.
Les résultats qu'elle fournit sont réunis dans le tableau suivant , qui contient en regard de ceux-^^i les proportions adoptées par Watt.
PROPOiiTiaNS DES MACHINES A VAPEUR.
1«0P0RTI0NS DSS MACHUnU ▲ VAPBUE '▲ BAfiSB PBBSSION.
Vitesse da piston eniP.
Diamètre da cylindre.
Gonrsedn pbton
Nombre de tours du Tolant,
249. Dépense de vapeur. La quantité d'eau à vaporiser par heure est de 33 litres par force de cheval ou 0"^.033N.
250. Volume d'eau nécessaire a la gondensatiom par heurs. Ce volume se calculera par la formule
281 . PovPE A AIR. Le poids d'eau chaode k extraire par heure
da condenseur est de
Cette pompe n'est habituellement qu'à simpte. effet. D'après les
proportions Adoptées par Watt, le diamètre de son piston était les
l- de celni du cyKndre, et sa course la moitié de celle du piston ï
vapeur. Le volume engendré par son piston dans une course simple
est 7— du volume engendré par le piston à vapeur.
4*5 Pour les machines qui emploient un peu de détente, comme 01
Ta indiqué plus haut, on peut abaisser cette proportion à —,
comme on le fait dans les bateaux à vapeur.
L'aire du passage couvert par la soupape dormante est { de
«elle du piston de la pompe à air ou ^ de celle du piston à vapem; L'aire des orifices du piston de la pompe à air doit être aussi «gale à X de celle de son piston,
S52. PoifPE A EAU FROIDE. Le volume engendré par le pistoi de cette pompe dans une course simple doit être de ^ de celai du piston à vapeur; on peut le porter à ^ si la machine est exposée à être surchargée.
255. Pompe alimentaire. Le volume engendré par le piston de cette pompe dans une course simple est ordinairement ^ de celui qu'engendre le piston à vapeur. Daus les bateaux à vapeur oa porte quelquefois cette proportion k j^, quoiqu'il y ait inconvénient à alimenter par de trop grandes quantités d'eau à la fois.
254. Ct)NDENSEUR. La capacité du condenseur est ordinairement égale à j du volume engendré par le piston k vapeur dans une course simple ; mais il n'y a pas d'inconvénient à augmenter cette proportion quand la construction de la machine le permet.
255. Réservoir d'aumentation. Les chaudières des machines à basse pression sont ordinairement munies d'un réservoir à soupape, qui s'ouvre ou se ferme par les mouvements d'un flotteur placé dans la chaudière. La pression dans la chaudière étant de l«t™.2S, il convient que le niveau de Feau dans le réservoir soit au moins à 2"°. 60 au dessus de celui de l'eau dans la chaudière.
886 Ghaudièbes des machines a basse pression. La capa-
PROPORTIONS DES MACHINES A VAPKjOE. 237
eité totale de la chaudière doit être d'environ 0>^.660N, dont environ ©.""^iCON pour Tean et 0."^260N pour la vapeur.
Pour les bateaux à vapeur où Ton est obligé de restreindre conâdérablement l'espace occupé par les chaudières, la capacité réservée à l'eau est en moyenne de 0"«.20ÔNàrO"^220N. Celle qui reçoit la vapeur ne peut guère être inférieure à 0"®.140N^et s'élève , dans quelques bâtiments de la force de 450 chevaux, à Û"«.170N ou Q«°M80N.
S57. Surface de chauffe. L'étendue totale de la surface de dauffe doit être d'environ 1°>4.32N par force de cheval, et pour les machines exposées k être surchargées , il sera prudent de la porter à l'"t.50N.
La surface exposée à l'action directe de la chaleur rayonnante est ordinairement ^ à '^ de la surface de chauffe totale, et il conviendra d'augmenter cette proportion autant que la disposition de h chaudière et ta facilité du service le permettront.
Dans les bateaux à vapeur, ta surface de chauffe totale n'est en moyenne que de 1™*». 00 par force de cheval ; maïs la portion exposée k l'action directe da foyer est ^ à 7 de ta surface de chauffe totale.
On a cherché à employer dans ces chaudières des tubes cylFndriques pour la circulation de l'air et de la fumée. On leur donne 'tm diamètre de 0".08 à O^.IO au plus quand on doit brûler de k houille, et seulement 0".04 à 0"".05 si l'on emploie du coke.
258. Grille. La surface de la grille est ordinairement /^ à ^7 it h surface totale de cbauflè, et peut se calculer en moyenne par la formule O'Ds.OgN.
Pour les grands bâtiments à vapeur le défaut d'espace oblige à réduire cette proportion k 0°**i.OSON ou 0"^060 ; mais cela nécessite un tirage actif .
8S8. Carreaux. Le développement dès cameaux qui entourent les chaudières ordinaires est k peu près égal k son contour. L'aire de leur section doit être environ l de celle de la grille.
Si l'on emploie des tubes pour le passage de la fumée, il parait convenable d'augmenter la proportion ci-dessus, afin de tenir
238 VACHINB8 A TAPEUR.^
compte- des eSitt de la contraction ainsi que du frettenmit' de ii
Tapeur.
2G0. Chcmiuébs. La Hantisiir des cheminées est habitueUement de 20 mètres. Dans les villes, les r^lement^ de police obligent qnelqnefois à la porter à 36 mètres.
861 . Passages et orifices de GiRCULATioif de la TAniut. L'aire de section de tous ces passages doit être égale à ^de çelkr du piston, n en est de même de celle dn tuyau a vapeur, dontle^ diamètre doit être ^ de celui du cylindre.
La yàlve régulatrice doit, à sa position normale, laisser un pis-' sage libre, dont Taire soit au moins 0.75 delà section da tu;»l à vapenn.
268. Lumières d'admission. L'aire dé ces lumières étant déterminée par la condition ci-dessus, on établira entre leur Sauteur et leur largeur un rapport voisin de 1 à 4 ou de 1 à 6, en ayant soin que, par l'effet du règlement du tiroir et du calage derexceiH trique, l'ouverture réellement démasquée ne soit pas sensiMemeut moindre que •— de la surface du piston.
865. Orifices et tuyaux n'ÉMissroN. Ces passages dbiveim avoir des sections au moins égales,, et, s'il se peut, supérieures I eelles des orifices et tuyaux d'admission.
264. Robinet d'injection. L'ouverture ordinaire de ce robi' net doit être de 0"''i.000029N; mais il faut se réserver la faculté de rouvrir jusqu'à. 0"><i.000040N.
265. Soupafe de sûreté. L'aire de la soupape de sûreté doit être de 0"*<i. 0004056 par force de cheval , ou son diamètre de 0^.0227 par force de cheval. La charge de la soupape doit être de 0''".91.par force de chevaL
266. Machines de Woolf à deux cylindres avec détenî^ et condensation. — Admission dans le petit cylindre. Il cot^
FitOFonnoNS des maghinks a vapeur. 239
tient de rég^ les tiroirs de manière que Tadmission cesse et que la détente commence dans te petit cylindre aux f de la coujrsQ du piston.
S$7. YiTBSSX. DES PISTONS. Il cst assez d^usage et il paraît Coftvènabte de plao^ les deux axes diss. cylindres dans le plan moyen ^a Imianeiep, le {MelU élant le plus rapproché de l'axe des toqrilridù, et de i^égler dans le rapport de 3 à 41a distance verticale it^ feBes. des tiges du fettt et du gtSLùà pistoi^ à celui des teufiHt^nsv. tik même teni]|»r<m fer» croître la vitesse des jMStons aveé Ni fotce^ èipistotu «ommeil est indiqué aa tabteaa suivant.
tttS. BAI!P(HtT DES MAIHKXBES DB6 DEUX CYLINDRES. On èta«
Ura entre les diamètres da gcand et du petit cylindre les rela^ lions snivanle^ dans lesquelles D est le diamètre du petit cyliodre ^ D' celai du grande.
ail»
PressiMi! dans K chaudière, f &.00, D'=:1.825D,
242 MACHllVSB Â VAFECR.
L*aire des lainières d'émission et cdie de la seelion du tvjsH d'évacuation au condenseur devraient être égdes à ^ oa^ deoeBo du grand piston. ^
On devra diminuer autant que possible la longueur desISbyanx de conduite de la vapeur, le nombre des coudes, et donner k ceux- ' ci un grand rayon.
27S. Poids d'eau a vaporiser par heure. On pourvoira largement aux besoins de la machine en comptant sur une production de vapeur déterminée ainsi qu'il suH :
Pression en atmosphères,
Poids d*eau à vaporiser par heure.
•tin
h.bO kil
•tn 4.00 Lit 20.S6N
stni
