OY^M

Fig. 45 ei 45 6m I

Iv Les croquis ci-dessus (fig. 41, 42, 43) représentent la disposition des buses dans quelques-uns des modèles de pulvérisateurs les plus répandus en Amérique et en Russie: l'orifice de pétrole est annulaire; un écran

conique est parfois disposé, pour produire unenlrecroisement des jets favorable à la pulvérisation.

La figure 44 représente la disposition usuelle des jets dans les brûleurs à lames, qui rappelle celle d'un appareil pharmaceutique bien connu. En Italie, M. Guniberti a donné à des jets cylindriques cette direction convergente pour produire la pulvérisation.

L'appareil généralement employé dans la marine française est le brûleur Guyot, qui a été essayé d'abord sur le Buffle et sur le torpilleur 22, et dont la figure 45 représente la disposition actuelle. Le jet de vapeur se règle par le mouvement de Tai^uille centrale, qui contient le canal d'arrivée du pétrole. Quoique plus facile que celui du jet de pétrole, le réglage du jet de vapeur par une aiguille exige encore des soins, pour que l'aiguille reste bien centrée. 11 importe aussi que les aiguilles ne soient pas trop longues, et ne fassent jamais la saillie en dehors du jet de vapeur, qui est indicpiée figure 46.

Fig. 4()

58. — Disposition des foyers au pétrole. Ecrans et revêtements en maçonnerie. — Le jet de pétrole pulvérisé forme une longue colonne de flamme; la rencontre avec une paroi froide, telle qu'une tôle de chaudière à la température de 180 degrés ou200 degrés, interromprait immédiatement la combustion, et le pétrole déposé sur la paroi ne se réenflammerait même pas. De là, des précautions particulières à prendre pour assurer une bonne combustion.

Si les foyers sont peu profonds, on arrête le jet contre une paroi de briques, qui s'échauffe assez pour que la poussière de pétrole s'enflamme et brûle à son contact. Telle est la disposition adoptée parM.Urquhart,sur

les locomotives de la ligne Graziani- Taretzin, et représentée figure 47; récran qui reçoit le jet se prolonge, en dessus et sur les côtés, par des cloisons en maçonnerie percées d'ouvertures, à travers lesquelles s'échappent les gaz de la combustion; l'air arrive par en dessous.

Une disposition analogue a été adoptée sur une chaudière de torpilleur disposée pour le chauffage au pétrole, à Cherbourg, en sep- Fig. 47 tembre 1893; les brûleurs étaient

dirigés transversalement dans le foyer, et l'air arrivait par dessous

(âg. 48). Quelquefois l'écran, disposé pour arrêter la flamme en avant des surfaces refroidissantes, est percé d'ouvertures à traders lesquelles ime partie du jet passe, en se brûlant complètement à la chaleur de leurs parois.

Chaudière locomotive [Type E)

Fig. 48

Chaudière du torpilleur 22

if/

Fig. 49

Quand le foyer est suffisamment long, il y a tout avantage à laisser la flamme s'étendre et se développer librement ; mais il est utile d'entourer d'une maçonnerie pouvant s'échauffer au rouge, toute la région antérieure du jet, qui dépose des gouteleltes de pétrole quand la pulvérisation est imparfaite. Telle est la disposition de la figure 49, qui représente une chaudière cylindrique à retour de flamme, disposée pour la chauffe au pétrole sur le torpilleur 23; les brûleurs sont dans un petit avant-foyer percé latéralement pour laisser entrer l'air perpendiculairement aux jets. Avec des courants d'air frappant ainsi obliquement les jets de pétrole, le rendement en vapeur diminue rapidement lorsque l'intensité du tirage forcé augmente. Sur le torpilleur 22, on a vaporisé de 11^,06 à lO^^jS d'eau par kilogramme de pétrole, aux pressions de vent de 20 à 30 millimètres d*eau, et de 9k,45 à 8^,80 seulement, aux pressions de vent de 98 à 110 millimètres; sur une chaudière Godard disposée avec des buses suivant l'axe du foyer et une arrivée d'air par le cendrier, la production de vapeur est descendue jusqu'à 8S25 par kilogramme de pétrole, dans la marche aux pressions d'air de 80 à 90 millimètres d'eau. L'arrivée de l'air parallèlement à la direction des jets présente des conditions de combustion beaucoup plus avantageuses; on a vaporisé ainsi jusqu'à 13',25 d'eau, à Cherbourg, en 1890, sur une chaudière à retour de flamme.

La figure 80 représente le foyer adopté en dernier lieu par M. Guyot, qui a dirigé tous les essais de chauffage au pétrole faits à Cherbourg. Les pulvérisateurs, au nombre de cinq, sont placés dans un avant-foyer en maçonnerie; l'air pénètre principalement par en dessous. La chaudière est du modèle Du Temple, avec retour longitudinal de flamme vers la façade, disposition que M. Guyot a été le premier à introduire. Le rendement dans les essais a diminué un peu, quand la pression de ' venta augmenté, mais pas au delà de ce qui se rencontre avec le charbon; il a passé de 12'',B à 11S3 d'eau vaporisée par kilogramme de pétrole, quand le tirage s'est élevé de 8 à 45 millimètres.

59. — Dépense de gaz pour la pulvénsation. Choix à faire^ entre la vapeur et Vair comprimé. — Il importe beaucoup, au point de vue des avantages économiques attachés à l'emploi du pétrole, de produire la pulvérisation dans de bonnes conditions économiques.

En général, la matière pulvérisante est la vapeur prise sur la chaudière même qu'il s'agit de chauffer. La dépense est extrêmement variable. Dans les premiers essais faits en France, en 1887, on employait 11^,20 de vapeur à pulvériser 1 kilogramme de pétrole ; plus tard, sur le Buffle^ on a dépensé 0^,78 à 1 kilogramme, puis 1^,2 sur le torpilleur 22,

Chaud]

il2 Coupe transversale CD

1/S Vue de face

vMkv.w^^.^^iMA5Ma^a^v

zz

^^ÎT I ^^..w^^GH

1, '/\,-:..;.yA^^;it^ U.^^fa,*,W'

Fig. eoifr

5 Guyot

pe longitudinale suivant AB

Fifr. 60 Wf

^':, ;v :^;;^TlVm^^^^v^^'M^\\^g^\'mtf;\^^^^^^^^^^^

"{fiM^ê^ JifOUf^fo^JÇcLy .i^wv^OM^ IJKL

"ir

Fig. 60 quater

enfin, do 0^,46 à 1^8 sur la chaudière Godard, et 0^,53 et de 0^,75 dans les essais de 1893 sur une chaudière type locomotive. Ce sont là des chiffres trop élevés.

Dans les essais faits sur sa chaudière, en 1895, M. Guyot n'a pas dépassé 0)^,63 et est descendu jusqu'à 0^^,25 de vapeur par kilogramme de pétrole, en obtenant une bonne pulvérisation. En Italie, on a obtenu des résultats analogues, 0^^,50 à 0)^,28 ; on assure même être descendu à 0^,102 dans un essai sur un torpilleur Schichau. Quoi qu'il en soit de ce dernier chiffre, on peut affirmer du moins que la pulvérisation n'exige pas une dépense de vapeur supérieure à la moitié du poids du pétrole, ce qui est une dépense presquMnsignifiante pour les machines fixes ayant l'eau douce à discrétion. Dans les machines marines, Teau douce doit être remplacée à l'aide des.bouilleurs ; cela double, et au-delà, la dépense, avec les bouilleurs imparfaits qui sont souvent en usage.

La vapeur peut être remplacée par de Tair comprimé. Cette substitution est théoriquement avantageuse, comme dans le tirage induit, parce que la vapeur, en raison de sa faible densité, peut comprimer à sa pression un poids d'air très supérieur au sien, et que la force pulvérisatrice dépend de la quantité de mouvement du jet, indépendamment de toute question de volume. 11 reste à savoir si le bénéfice réalisé paie au delà du travail des résistances passives dans l'appareil de compression, ce qui ne peut être établi que par expérience. Les premiers essais faits en France, qui remontent à 1887, furent jugés défavorables à l'air comprimé par une commission, qui semblait, du reste, avoir une opinion arrêtée à l'avance. On est revenu depuis lors, sur cette appréciation; un ensemble d'expériences plus récentes parait établir, malgré quelques anomalies, que la dépense peut être réduite de moitié, quand on emploie la vapeur à comprimer de l'air avec un appareil soigné, au lieu de la lancer directement dans le pulvérisateur. S'il s'agit d'une machine marine, l'emploi du compresseur d'air supprimant la perte d'eau douce, la dépense de vapeur se trouve réduite au quart de ce qu'elle serait dans un pulvérisateur à vapeur.

Les difficultés de l'allumage sont les mêmes dans les deux cas, soit avec les pulvérisateurs à vapeur, soit avec ceux à air. Il faut disposer d'une source auxiliaire de vapeur pour alimenter les jets, ou pour faire fonctionner le compresseur d'air, jusqu'à ce qu'on ait obtenu de la pression. Quand on ne dispose pas d'une semblable source de vapeur, il faut recourir à un appareil d'allumage spécial, soit un brûleur à auget, soit un pulvérisateur par simple compression alimenté par une pompe à bras.

La pulvérisation par l'air écarte le danger des crachements et même

des extinctions de brûleurs, qui se produisent avec la vapeur, dans le cas d'entraînement d'eau.

60. — Bendement du pétrole en eau vaporisée. — La combustion du mazout développe 11.000 calories par kilogramme, tandis que le charbon n'en développe que 9.000; la puissance de vaporisation du combustible liquide a donc la supériorité dans le rapport 1,22, les conditions de la combustion étant supposées les mêmes.

Les conditions de la combustion du combustible liquide, dans le jet pulvérisé, sont beaucoup plus favorables pour obtenir une combinaison chimique parfaite, même en économisant sur l'excès d'air, qui emporte 10 % de la chaleur produite avec les grilles chauffées au charbon.

Enfin, la chauffe au pétrole, constamment réglée, ne connaît ni les chargements, ni les décrassages, ni les mises bas des feux, qui entraînent avec la chauffe au charbon des pertes importantes.

On voit, en somme, que le mazout présente, par rapport au charbon, des avantages économiques sérieux, qui ne peuvent être déterminés, d'ailleurs, que par l'expérience. Dans les chiffres qui vont suivre, nous indiquerons les quantités brutes de vapeur obtenues par kilogramme de pétrole, sans tenir compte de la dépense nécessaire pour produire la vaporisation ; il est facile de faire la correction de cette dépense d'après ce qui a été dit au numéro précédent.

M. D'Allest, qui a été le premier ou l'un des premiers à essayer en France la chauffe au pétrole, a obtenu, en 1887, jusqu'à Hï',33 de vapeur par kilogramme de mazout, au tirage forcé le plus actif des torpilleurs, avec 78 kilogrammes de vapeur produite par mètre carré de surface de chauffe. On a tâtonné quelque temps, dans la marine de guerre, avant d'arriver à de semblables résultats; mais, en 1890, sur le torpilleur 22, on a vaporisé 11^,36, et même, une fois, jusqu'à 13^^,25 d'eau. Sur la chaudière Godard transformée , on n'a obtenu que 91^,6, c'est-à-dire à peu près autant qu'avec du charbon, si l'on tient compte de la dépense de pulvérisation; mais c'est là un pur accident. M. Guyot, sur sa chaudière, a vaporisé, en 1895, respectivement 12i(,S, 121^,0, 111^,3, aux pressions d'air de 8, 17 et 45 millimètres, dans le vase clos.

En somme, une vaporisation de 12 kilogrammes d'eau avec le mazout parait être aussi facilement réalisable qu'une de 9 kilogrammes avec le charbon ; c'est en faveur du mazout, une supériorité dans le rapport 1,33, dont 1,22 pour la différence de puissance calorifique, et 0,11 pour la meilleure combustion. M. le colonel Nabor Soliani, du Génie maritime italien, un des principaux initiateurs dans l'emploi du pétrole, a trouvé une supériorité dépassant de beaucoup 1,33, sur un torpilleur

qui consommait 0^^,95 de charbon par cheval, et qui, après transformation, a consommé 01^,86 de pétrole seulement.

61. — Avantages divers de la chauffe au pétrole. — Son avenir. — Les avantages du pétrole, au point de vue économique, sont loin de se limiter à une supériorité de puissance vaporisatrice de 30 %y déduction faite de la dépense pour la pulvérisation à Pair comprimé. La simplicité même des opérations a une grande importance, puisque la tâche des soutiers et chauffeurs est, non pas simplifiée, mais bien supprimée, et que, par suite, les dépenses de personnel sont réduites presque à rien.

A côté de l'économie de main-d'œuvre et de poids de combustible, il existe, en faveur du combustible liquide, d'autres éléments de supériorité dès à présent constatés. L'installation du tirage en vase clos est facilitée, par la suppression des chauffeurs et même de la chambre de chauffe; l'installation des feux et le réglage des pulvérisateurs se faisant à travers la cloison, le système se réduit à celui du cendrier clos dans lequel on n'aurait plus de portes de foyers à ouvrir. La grande régularité de la chauffe fait disparaître, pour les chaudières, les causes de fatigue résultant, par exemple, de l'ouverture des foyers au moment du chargement; de là, possibilité d'obtenir, sans danger, des vaporisations plus actives, ou bien accroissement de durée des chaudières. Les feux sont toujours propres, toujours en bon état, ce qui donne un accroissement notable de puissance moyenne, car, sur les chaudières chauffées au charbon, la puissance d'un foyer diminue beaucoup à l'approche du décrassage, et tombe à rien pendant le décrassage. Avec un bon réglage des pulvérisateurs, on supprime la fumée. Enfin, les manœuvres d'embarquement de combustible sont extrêmement simplifiées. Les avantages au point de vue de la propreté générale des bâtiments ne sont pas non plus à dédaigner.

L'obstacle qui s'oppose actuellement à l'extension de l'emploi du mazout est dans son prix. Le mazout, en France, revient à peu près au double du prix du charbon, en laissant de côté les frais de douane. Il y a, il est vrai, de larges compensations, car les dépenses actuelles pour le personnel de chauffe ne sont pas de moins de SO à 60 ^ du prix du charbon ; ces dépenses seraient à peu près supprimées, et, d'autre part, l'accroissement de fret, ou la diminution de déplacement du navire, selon la manière dont on utiliserait l'économie de poids de combustible, paierait pour les SO à 40 ^ de prix restant. Mais le prix actuel du mazout, simple conséquence des difficultés d'emploi rencontrées au début, s'élèverait très vite avec les demandes. De plus, nous n'avons parlé que du prix en Europe ; le mazout, uniquement recueilli jusqu'ici à Bakou, ne

sort guère du bassin de la Méditerranée ; son emploi est interdit aux navires long courriers qui ne trouveraient pas à s'en ravitailler. Enfin, il est facile de s'assurer que la production totale de mazout est actuellement une fraction minime de ce qu'il faut de combustible à l'ensemble des diverses marines ; c'est là un motif absolu pour que son emploi reste quant à présent très limité.

Les premières applications importantes du chauffage au mazout seul se feront vraisemblablement sur les torpilleurs.

Plus tard, si de nouveaux districts pétrolifères viennent à se découvrir dans diverses parties du monde, et surtout si les gisements se trouvent être des usines de production d'une puissance illimitée, c'est-à-dire si riiypothèse de M. Mendelejeff, sur le formation du pétrole, vient à se confirmer, la question changera totalement; le combustible liquide détrônera alors tout à fait le charbon, même s'il faut se résigner à l'emploi d'huiles offrant, dans leur maniement, moins de sécurité que le mazout.

62. — Chauffage mixte. — Son utilité. — Sur les grands navires, où il n'est pas question d'appliquer le chauffage au pétrole seul, on peut réaliser quelques-uns des avantages pratiques les plus immédiats de ce chauffage, en disposant dans les foyers un couple de petits brûleurs, et en lançant occasionnellement des jets de pétrole pulvérisé au-dessus des grilles chargées de charbon incandescent.

Le but principal du chauffage mixte, dans cette nouvelle combinaison, est de pousser rapidement les feux, d'obtenir à volonté un notable accroissement de puissance des chaudières, la combustion du pétrole ne faisant aucun tort à celle du charbon, et surtout de pouvoir marcher dans des conditions encore favorables, avec des grilles couvertes de mâchefer, en remettant à plus tard l'opération du décrassage.

La question du rendement du pétrole en eau vaporisée n'a qu'une importance très secondaire dans le chauffage mixte : il est cependant nécessaire de connaître ce rendement, ne fût-ce que pour se rendre compte de la manière dont s'opère la combustion.

63. — Rendement comparatif des deux combustibles dans le chauffage mixte. — Il faut remarquer, tout d'abord, que les jets de pétrole ajoutés dans le foyer modifient les conditions de combustion et de rendement du charbon, en brassant la flamme et en brûlant l'excès d'air introduit; on ne doit donc pas considérer la puissance vaporisatrice du charbon comme restée la même, quand on passe du chauffage ordinaire au chauffage mixte. Ceci admis pour le principe, on considère, en fait,

— iso-

la quantité d'eau vaporisée par kilogramme de charbon comme une constante, et on porte à Tactif du pétrole, en addition à son action vaporisatrice directe, Tinfluence qu'il a sur la puissance vaporisalrice du charbon.

Soit, pour une chaudière donnée, a la quantité d'eau vaporisée par kilogramme de charbon dans la chauffe ordinaire et h la quantité de vapeur par kilogramme du mélange de charbon et de pétrole dans le chauffage mixte ; soit p le poids de pétrole dépensé en même temps qu*un poids c de charbon; soit enfin x la quantité d'eau vaporisée par kilogramme de pétrole dans le chauffage mixte. La vapeur produite par le poids p + c du mélange est, dans Thypothèse adoptée sur la constance de a, égale à

nous avons donc, pour un kilogramme du mélange :

ce qui donne ;

PX + gg T

b (p-^r c) — c^ JL I ^ — g

Si nous appelons R le rapport du rendement du pétrole à celui du charbon, nous trouvons :

11 n'a été fait qu'un assez petit nombre d'expériences de vaporisation, successivement au charbon seul et au chauffage mixte, sur une même chaudière; du moins très peu de résultats ont été publiés. Sur le Ftj^ rieuXf après une expérience au charbon seul, brûlé à raison de 92 kilogrammes par heure et par mètre ^carré de grilles, on en a fait deux au chauffage mixte avec des proportions différentes de pétrole, en brûlant 104 kilogrammes et 106 kilogrammes du combustible mixte. Les trois essais, ainsi exécutés dans des conditions bien comparables, donnent :

Dans la dernière expérience, le rendement du pétrole a été plus élevé que dans les chauffes au pétrole seul; c'est ce qui doit arriver, avec un chauffage mixte bien disposé; mais ce n'est pas ce qui arrive toujours. Dans une expérience au chauffage mixle, à Cherbourg, sur la chaudière Godard transformée, avec un tirage forcé trop énergique et des jets mal disposés dans le foyer, le rendements du combustible mixte s'est même montré inférieur au rendement a du charbon seul.

Si les essais de vaporisation sont rares, par contre les essais de fonctionnement de machines, donnant les consommations par cheval, soit de combustible mixle, soit de charbon, sont assez nombreux. Ces essais peuvent servir comme les premiers, à comparer les deux combustibles, en faisant toujours la même hypothèse que précédemment sur la constance du pouvoir calorifique du charbon. Soit G la consommation par cheval, de charbon seul; soient c et p les consommations, par cheval, de charbon et de pétrole; la quantité de pétrole p tient lieu de la quantité de charbon G — c, pour produire un cheval pendant une heure, et lui est par conséquent équivalente ; le rendement calorifique étant en raison inverse de la quantité du combustible nécessaire pour produire un travail donné, dans les hypothèses simples où nous nous tenons, nous avons :

Cette formule n'est applicable que si les deux expériences, au charbon seul et au chauffage mixte, ont été faites à des tirages forcés modérés. En général, les grands tirages forcés ne sont pas favorables à l'emploi du pétrole, et le rapport de jo àc doit être réduit à mesure que la chauffe est plus intense, si l'on veut que le rendement R reste supérieur à 1, c'est-à-dire que l'emploi du chauffage mixte donne une économie de combustible. Il existe évidemment, pour chaque intensité de tirage, une proportion entre p et c qui correspond à la valeur minimum de la consommation totale p-^ c par cheval, et une autre proportion qui convient pour développer la plus grande puissance totale possible. 11 n'a pas été fait d'expériences assez complètes pour établir à cet égard les lois du tirage mixte; on peut cependant consulter avec intérêt le tableau suivant, résumé des expériences faites sur le torpilleur 109, avec une chaudière locomotive.

Pression d'air. . . .

Charbon seul , . . C-

Charbon c.

Pétrole p

Total. . . . p + c.

MX = — — , . , ,

Ce tableau indique que l'on peut espérer de bons résultats du chauffage mixte, au tirage naturel ou légèrement forcé, en brûlant un peu moins de pétrole que de charbon. Ainsi, au tirage naturel, en brûlant 80 kilogrammes de charbon par heure et mètre carré de grilles, et ajoutant 60 kilogrammes de mazout, avec un rendement égal à 1,S, on aurait la même puissance qu'avec une combustion de 170 kilogrammes de charbon. Dans ces conditions, le chauffage mixte peut tenir lieu du tirage forcé, sur lequel il a de grands avantages.

Les expériences faites sur divers bâtiments, le Papin, le Surcouf^ le Forbi/if bien que favorables, n'ont pas donné en général un résultat aussi nettement prononcé qu'on aurait pu l'espérer. Sur le Milan^ avec des chaudières Belleville, le chauffage mixte a eu peu d'efficacité ; la proportion de pétrole brûlé était, il est vrai, très faible. Sur le Sureouf^ au contraire, après un essai au charbon seul, où Ton avait atteint pour 1.400 chevaux développés la consommation extraordinaire de 1^,85 par cheval, on a réalisé au chauffage mixte une puissance peu inférieure 1.200 chevaux, en brûlant 01^,96 seulement de combustible mixte.

Les essais de chauffage mixte se poursuivent de tous côtés et particulièrement dans la marine italienne.

64. — Applications diverses du pétrole à la navigation. — Nous n'avons pas à parler, au sujet des chaudières, des appareils dans lesquels on se passe de chaudières, en faisant brûler le pétrole dans les cylindres mêmes de la machine ; les moteurs à pétrole, d'ailleurs, qui ont tant d'applications à terre, n'ont pas encore trouvé place à bord des navires, même pour les appareils auxiliaires.

Depuis quelques années, on a fait de nombreuses applications sur les très petits bâtiments, yachts ou chaloupes à vapeur, d'un appareil dans lequel le pétrole sert à la fois de combustible et de liquide à vaporiser. La machine et la chaudière sont renfermées dans une même boite

étanche. La vapeur de pétrole, au sortir des cylindres où elle a travaillé sur les pistons, s'échappe dans Tenveloppe renfermant les bielles et les paliers, et y sert de graissage automatique et continu. Ces machines, dues à M. Escher-Wyss de Zurich, mériteraient une étude très attentive, pour déterminer l'économie de combustible, qui correspond à la chaleur latente de vaporisation et au poids spécifique de vapeur de l'huile minérale comparés, à ceux de l'eau ; la chaleur de vaporisation des carbures d'hydrogène est huit ou dix fois plus faible que celle de l'eau.

A côté de l'extension donnée à l'emploi du pétrole, dans les appareils qui précèdent, il faut citer quelques applications, qui sont au contraire des restrictions par rapport aux modes de chauffage que nous avons étudiés. Ces applications consistent dans l'emploi de briquettes au pétrole, destinées à faire utiliser la puissance calorifique plus grande du pétrole, sur des grilles semblables à celles destinées à la combustion du charbon. Diverses expériences, faites à Toulon sur les briquettes de M. Maêstracci et sur celles de la Compagnie des combustibles intensifs,n'ont pas réalisé les espérances que Ton avait conçues tout d'abord, n semble d'ailleurs que les principales qualités du pétrole, comme combustible, étant inhérentes à l'état liquide, ce n'est pas du côté de l'emploi du pétrole solidifié que les recherches doivent se diriger.