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interrompues près de leur sommet commun, et remplacées par u ire sphère mobile h laquelle sont invariablement fixés un disque circulaire de même diamètre j uc la zone sphérique et un bras implanté perpendicu-

lairement au plan du disque. L’angle nu centre des nappes coniques étant supérieur h ‘JU degrés, lorsque le disque touche ces deux nappes suivant deux génératrices placée* sur le prolongement l'une de l'autre, le bras est contenu dans l'intérieur de l'une des nappes, et quand le disque se meut en restant toujours tangent aux nappes coniques, ce bras décrit dans l’espace un cône dont le demi-angle au centre est égal au complément du demi-angle au centre des nappes coniques, et son extrémité décrit uno circonférence de cercle dont le centre est situé sur l'axe de ces nappes (fig. 3616). Dans l'espace annulaire limité par la zone sphérique, par les deux portions de nappes coniques et par la sphère centrale à laquelle sont fixé* le disque et le bras mobile, est une cloison plane fixée a l’enveloppe, qui se prolonge jusqu'à lu sphère centrale et dont la forme est celle d'un secteur circulaire. Le disque mobile est fendu suivant un de ses rayons, pour laisser ; passer la cloison fixe, des deux côtés do laquello sont Mtués les orifices pour l’admission et la sortie de la vapeur. Il résulte «le ces dispositions que la vapeur mo- ! trice remplit, dans l'enveloppe, nu-dessous du disque,

| un espace limité par la cloison fixe, et par la généra- I trice de contact do la face inférieure du disque avec l’une des nappes coniques, au-dessus du disque, un espace limité par la cloison fixe et par la génératrice 1 de contact de la face supérieure du disque avec l’autre nappe conique, génératrice qui est le prolongement «le la première et en est, par conséquent, écartée d un j angle de 181) «legrés dans le plan du disque.

Supposons le disque amené contre l’orifice de la vapeur et que celle-ci soit admise, elle pressera d un côté iur le diaphragme et de l'autre elle cherchera à passer le point de contact du disque et du cfino; mais comme elle ne peut le faire, ello le poussera comme un coin, en changcnnt constamment le point de contact, le faisant reculer et augmentant l’espace qu’elle occupe. Quand cct espace est assez gran«l, lecouraut de vapeur s’arrête et il y a détente, jusqu’à ce que l'antre côté «lu «linphragme devienne libre. Un mouvement oscillatoire et do rotation est ainsi communiqué à la manivelle et le mouvement circulaire directement engendré, le disque se mouvant en restant constamment tangent aux «lou^nappcs coniques, il entrnlno avec lui la sphère centrale et le bras fixé àcetto sphère, qui transmet un mouvement do rotation continu à un arbre de couche extérieur.

Machine» rotative» du deuxirme ’jenre. — Dans ce qui précède, nous avons eu en vue les machines rotatives duus lesquelles la vapeur agit sensiblement de la même manière que dans les nia^unc* ordinaires à faible vitesse de piston, et nous avons vu que les recherches dans cette direction étaient dépourvues d avenir. Nous ne saurions être aussi explicites pour l'espèce «le machines qui nous reste à examiner et «Inns lesquelles la vapeur se meut avec une grande vitesse. Rien quo jusqu’ici ce genro du machine» n’ait donné aucun résultat avantageux, et quoiqu il soit fort douteux que l'on possède de» moyens convenables do transmettre à un récepteur la force vive de la vapeur, toutel'oi» la théorie indique qu'il y a espoir d arriver dan s cette voie à des résultat» important*. Cette catégorie correspond, comparée aux moteur* hydraulique», àceux qui emploient l'eau en mouvement, comme les turbine», les roue* à aubes courbes, tandis que la tnach ne à

il ACM N li.S A VAl’r-t'K.

MACHINES A VAPEUR

piston à petite vitesse correspond aux machinée hydrauliques dans lesquelle» l'eau agit dans son poids, comme lus roues a augets, les machines à colonne d'eau, etc.

La vitesse du mouvement du fluide est, dans de *erahlahles machines, l'élément ini{>ortant à considérer, celui qui entre comme élément principal dan* l'expression du travail possible. Eu etFct, ce qui caractérise essentiellement lu vapeur en mouvement s'échappant d'uno chaudière où elle s'est formée, c'est que ht vitesse est très-grande et la masse très petite. C'est de lit que résultent les principales difficulté* qui se rencontrent quand on cherche à utiliser le travail do la vapeur eu mouvement.

Soit P la prestinn initiale de la vapeur, ji la pression liuulc, is su deusité : »a vitesse de sortie du réservoir est

donnée pnr la formule U = \ j LllT*

En calculant les vitesses d'après les volumes de la vapeur, déterminés comme on le fait habituellement dan» ht théorie de la machine à vapeur ; en combinant la loi de Mariottc avec celle de (iny-I.ussnc, on arrive h des résultats possédant le soûl degré d'approximation qu'on puisse obtenir, jusqu'à ce que des expériences directes nient permis de déterminer directement la densité de la vapeur saturée aux diverses pressions. 11 est au reste suffisant pour la question qui nous occupe. On dresse ainsi le tableau suivant :

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On voit par ce tableau combien les vitesses de la vapeur sont considérable», puisquo celles qu’il s'agirait d'utiliser dans les machines dont nous avons à parler dépassent 500 mètres par seconde, la vitesse du bonlet sortant de la bouche à fou!

Passons à la description des machines qui ont été tentées ou plutôt projetées.

Nous remarquerons, d'abord, qu'il est un cas simple •Ions lequel, depuis l’antiquité, on ut dise l'action de la vapeur en mouvement, c’est lorsqu'il s'a«it de souffler l'air. Les éolipyles employés à cet effet, décrits par Vitruve, agissent évidemment par les mêmes principes que les parties do la locomotive qui servent à conduire la vapeur dans la cheminée de manière à produire le tirage et l'insufflation de l'air. Seulement la vue de ccllo-ci montre bien comment la vapeur ne produit dan» de semblables conditions qu’une partie du travail qu’elle pourrait produire, sa vitesse étant amortie aussitôt quelle rencontre l'air dans lequel elle s’éearte en tous sens, et qu'elle sc refroidit à une température peu élevée, qu'elle sa condense. Nul besoin d'insister sur ce cas, qui ne tire Min avantage que d'uno application toute spéciale, ni, à cause de» mêmes Inconvénients, du système de Uranca, qui proposait do souffler de la vapeur sur les ailes d’une roue à palettes.

Nous avons déjà parlé, à l'article machine a vapkib, les machines àréactiondc Héron d'Alexandrie, qu’il no faut considérer que comme un moyen de démontrer un intéressant principe de physique, mais non nn moyen d'application acceptable. On revient aujourd'hui à la recherche des moyens de réaliser de» mochino» rotative* de cette nuture, et les grands succès obteuns dans ces dernières minées avec les turbiucs hydrauliques ont fait reprendre par plusieurs inventeurs et savants distingués l’idée de turbines à vapeur.

11 importo do bien remarquer à cet égard que l'analogie des deux cas n'est que très-éloignée ; que les vitesses enjeu dan* le* turbines hydrauliques ne sont jamais eu général égales à A-* de celles dont nous venons de parler, mais surtout que de la vapeur on un fluide élastique se comporte tout autrement qne de l’eau. Au lieu de pre*scr comme l'can, constamment dons lo sens do la résultante des forces qui agissent sur lui, il rebondit pnr son élasticité, forme des remous qui changent le sens du courant; il ne suit nullement la voio indiquée et fournit des résultats tout autres que ceux qui étaient attendus. Aussi le travail obtenu s’estil toujours trouvé dan* les systèmes imaginés jusqu’ici insuffisant pour permettre de les mettre en comparaison avec les machines à cylindre et à piston.

Ce que nouA disons là est vrai de machines formées do tuyaux recourbés n angle droit avec leurs extrémités, qui avaient été importée* d’Amérique ily a quelques année», et aussi, bien qu'à un moindre degré, de celle de M. Isoard, dans laquelle la vapeur circule avec une vitesse de 500 tours par minute, dans une .* pi raie en fer forgé, du centre vers l’extrémité, condition excellente pour forcer la vapeur à prendre "une vitesse de translation de sens opposé à celui de l’émission.

Le» vitesses de ces machines étant insuffisantes, il (allait un nouveau priucipejcar dans la pratique, pour de* pièco* d'un certain poids, de» vitesses do plus do 40 à 20 tours par seconde 6ont difficilement admissibles, et clics ne le sont même que peur des pièces légères. O nouveau principo a été formulé dans des conditions conforme* à ce que la théorio indique par M. Tournaire, ingénieur des mines, qui a réuni sesefiortsàM. Burdin, lequel, après avoir été le créateur des turbines hydrauliques, s’est appliqué avec ardeur à l'étude des questions qui se rapportent à l’emploi de l'air échauffé à l'aide de* mnrhines à réaction. M . Tournaire a fait connaître le» résultat* de ses recherches snr les turbines multiples et à réaction* *ucce*eivos, propres à utiliser le travail moteur que développe la chaleur dan» les fluides élastiques, par une note envoyée à l'Académie des sciences, que nous allons citer, et qui est une étude théorique de la question.

MACHINES A VArF.UU.

MACHINES A VAPEUR

• Les fluide* élastique.*, «lit-il, acquièrent d’énormes vitesses 60us l’influence de pressions même assez faibles. Poar utiliser convenablement ces vitesses sur de simples roues analogues aux turbines il eau, il fan* drait admettre un mouvement de rotation extraordinairement rapide, et rendre extrêmement petite la somme des orifices, même pour une grande dépense de fluide. On éludera ces difficultés en faisant perdre à la vapeur ou au gaz sa presrion, soit d'une manière continue et graduelle, soit pur fractions successives et en lu faisant plusieurs fois réagir sur les aubes de turbines convenablement disposées. »

L’auteur rapporte l'origine de* recherches aux quelles il s'est livré sur ce sujet à des communications que M. hurdm lui a faîtes on 1847. Cet ingénieur, qui s’occupait alors d’une machine h air chaud, voulait projeter successivement le fluide comprimé et échauffe sur une série de turbines Axées sur un même axe. Chacuno d'elle», renfermée dons un espace hermétiquement clos, devait recevoir l’air lancé par do» orifices injecteurs et le déverser avec une très-faible vitesse. L'autour songeait aussi ù comprimer l’air froid au moyen d’utie série île ventilateur» disposé* d’une manière analogue. L’idée d’employer des turbines successives afin d’user en plusieurs foi» la tension du fluide est simple et vraie; elle peut seule fournir lo moyen d’appliquer aux machine» à vapeur ou à air le principe de la réaction.

Dès que les différence» de tension sont considérables, comme cela a lieu dans les machines k vapeur, on reconnaît qu’il est nécessaire d’avoir un grand nombre de turbines pour amortir suffisamment la vitesse du jet fluide. Ln légèreté et les dimensions trèsfaibles des pièces mises en mouvement permettent, d’ailleurs, d’admettre des vitesses de rotation trèsgrande» par rapport à celle» de* machines usuelles. Il faut que, malgré la multiplicité des organes, les appareils soient simple» dans leur agencement; qu’ils soient susceptibles d’une gronde précision ; que les vérifications et réparations en soient rendues facile*. Ce* conditions essentielles sont remplies au moyeu des disposition» suivantes :

Une machine se composera de plusieurs axes moteurs, indépendants les uns des autre* et agissant, par l’intermédiaire de pignons, sur une même roue chargée de transmettre lo mouvement. Chacun des axe.» portera plusieurs turbine»; celles-ci recevront et verseront le fluide à une même distance de l’axe. Entre deux turbine» sera placée une couronne fixe d’aube» directrice». Le» directrice» recevront le jet sortant d’une roue h réaction et lui imprimeront la direction et la vitesse le plus convenables pour que ce jet exerce son action sur la roue suivante. Chacun de ces systèmes d’organe» mobile» et d’organe# fixes sera renfermé dans une boite cylindrique. l^?s aubes directrice» feront partie de bague* ou pièces annulaires qui se lo ’ geront dans le cylindre fixe et qui devront s’adapter exactement les une* au-dessus des autre». Les turbines auront aussi la forme do bagues et viendront s’enfiler sur un manchon dépendant de l’axe. Le» directrices supérieures, qui feront simplement office de canaux injecteurs, pourront appartenir à une pièce pleine dans laquelle se logera la fusée ou le tourillon de l’axe, et qui servira fi fixer celui-ci. Un appareil ain»i composé sctb facile h monter et à démonter. Pour la transmission du mouvement, il faudra que Taxe traverse le fond de la boite cylindrique dan» nnc douille offrant une fermeture hermétique; uno seule fermeture suffira pour chaque série de roues fl réaction.

Après avoir agi sur le* turbine* dépendant du premier axe et avoir ainsi perdu une plus ou moins grande partie de son ressort le fluide exercera son action snr j les turbines du second axe, et ainsi de suite. A cet effet,

de larges canaux mettront en communication le fond de chaque hotte cylindrique avec la partie antérieure de celle qui la suit. L’ensemble des bottes et de ce* canaux pourra faire partie d'une même pièce en fonte. Conimo la vapeur ou le gaz se détendra au fur et h mesure qu’il parcourra les aubes do* roue* et de# directrice#, il faudra que ces aube# offrent de» pacage* de plus en plus large», et le# dernier» appareil» auront des dimensions plus grande* que le» premier*.

Plusieurs causes tendront à diminuer l’effet utile de ce* appareils et il le rendre inférieur h l'effet théorique.

Une partie du fluide s’échappant par le» intervalle» de jeu qu’il est nécessaire do laisser entre les pièces mobile* et le* pièces fixes n'aura point d'action *ur le# turbine», et ne sera point guid«ve par les directrices; il se produira des clioc» et des tourbillonnement» à l'en ■ trée et à la sortie des aufîes. Les frottements, que l’exiguïté des canaux rendra considérables, pourront absorber une assez notable partie du travail théorique.

Tou» ce» effet» nuisibles se produisent dan# le* turbine» hydrauliques, le» un» avec uno intensité qui semble devoir être à peu près égala, le* autre#, tel# que les frottement», h uu degré moindre. Ces roue# à réaction sont pourtant d'e::rcllente* machine». Pour que les appareils à vapeur ou à air chaud de nature analogue pussent les égaler sou» le rapport de l’effet moteur utilisé, il faudrait mie construction très- parfaite, qu'il sera peut-être difficile d’atteindre complètement il cause de la petitesse de» organe». Mai», en considérant le» résultat* obtenus avec le# machines h piston mues par la vapour, on verra qu’on pourra faire uno large part aux pertes de force# vives sans que le» nouvelles turbines cessent de fonctionner dans des conditions relativement bonnes. Plusieurs cause» de perte» inhérente» à l'emploi de» cylindre» cl de* pistons seront évitées. Ainsi lo refroidissement provenant du rayonnement des paroi# extérieures et «le leur contact avec le milieu ambiant sera négligeable, puisque les boites cylindrique» ne présenteront qu’une masso et un volume très- faible# parcouru# par un très-grand flux de calorique.

L'avantage principal des appareil» moteur» proposé# est la légèreté et le peu do volume qu’ils présentent. Appliquées aux machine* à vapeur, l’auteur pense que ces turbine» multiples permettraient de rédnire les dimensions de» réservoirs ou magasins de fluide; car la consommation et la production de l’agent moteur »o feraient très-régulièrement dans la chaudière, et l’on aurait moins a craindre l'entraincmcnt d’une forte proportion d’eau.

Cet appnroil n’a pas été exécuté, et, par le» causes que l’inventeur explique, le# perte» de travail moteur y seraient très-grande*. Ix>* remous et résistances au passage de la vapeur dans tou* le* canaux fixe» et immobile# laissent peu de chance# uu succès pratique d'une disposition qui n’est pas «ans valeur théorique.

Quant à l’idée d’employer l'air échauffé,' comme l'avait proposé M. Reich, au moment do l'enthousiasme pour le# machine» n nir chaud d’Ericson, si, en effet, de» turbines à air chaud peuvent séduire en permettant d’envoyer directement dans l'appareil moteur lc3 produits mêmes de la combustion, sans aucune porto de chaleur (lo foyer étant fermé), il faut toujours remarquer que l’alimentation de semblables machine* exige, non plu», comme dans le cas de l'eau, une porapo alimentaire surmontant un travail résistant correspondant à un volume «l’eau minime relativement à celui de lu vapeur produite, mais un moyen d’envoyer dan# l'appareil un volume d’nir égal h plus de moitié de celui qui travaille. La machine rencontre lii, par sa nature même, un énorme travail résistant qui rend impossible | une semblable combinaison.

Ihue-hthce de if. girard. — Un des ingénieur» les

MACHINES A VAPF.UK.

MACHINES A VAI’lX’it.

lu** hanlls et les plus novateurs de notre époque, I. Girard, dont nous avons décrit l'écln*e, les procédés d'hydropneumatisntion, etc., a entrepris la solution du proh|.'*uie qui nous occupe, et, avec l'aide de l'habile M. Froment, a essayé d'appliquer A la vapeur le système de roues-hélices, de turbines sans directrice, qu'il a imaginé et construit avec succès pour utiliser le travail moteur d'une rivière A niveau variable, et qu’il a établi sur la Mnrne, A Noiniet, dans l'usine de M. Manier. Nous emprunterons la description do l'une et l'autre machine à M, Léon Foucault, grand udmirutcur du génie inventif do M. Girard.

« Pour donner une première idée, dit-il, de la rouehélice employée comme moteur hydraulique, que l'on se représente, dans un cours d'eau, une cloison percée verticale qui sépare les eaux d'amont et d'aval, puis le moteur installé dans l'orifice de communication, de telle sorte que la roue se présente transversalement au courant, pendant que son axe demeure horizontalement placé suivant la direction du cour* d'eau. L'orifice de communication qui permet au fluide de passer d'amont en aval est encore réduit, par un obstacle central, à une forme annulaire (fig. 3647 et 3648). Sur le bord extérieur

de cet orifice s'appuie uncparoi qui s’évase vers l’amont en un vaste entonnoir; sur le bord intérieur s'appuie une autre paroi circulaire qui, s’effaçant en sens in- I

verse, »c termine bientôt en pointe dune les eanx d'ninont. Toutes ces parties sont fixes ; elles ont pour objet d'accélérer graduellement la vitesse du fluide qui se présente, jusqu'au moment où il s'échappe par P orifice annulaire Passons donc en aval de la cloison, et si l'orifice est découvert, nous verrons les eaux sortir avec la vitesse acquise après s’être moulées en un cylindre creux ou en fractiou de cylindre suivant la hauteur du niveau d'amont. Lorsque les eaux sont hautes et quo l'orifice est masqué, la figure des eaux mouvantes n'est plus visible, mais elle n’en existe pas moins; c'est ce cylindre d'eaux courantes qu'il s'agit maintenant de faire travailler.

• Les choses étant IA, tout le monde aura l'idée de placer une couronne de palettes oblique» en regard de cette ouverture, qui vomit un cylindre d'eaux vives. Mais voici l'embarras : si vous mettez des aubes planes, il y aura des chocs, des tourbillonnement* et perte inévitable de force vive ; si vous mettez des aube» courbes, le fluide, graduellement retardé, obstruera les interstices, et l'évacuation du fluide n’aura plus lieu librement. Il suffit du plus simple tracé pour t'assurer au premier coup d'œil que les aubes, eu se courbant, se rapprochent les unes des autres de manière A rétrécir le canal formé par lenrs parois; et si d'ailleurs ces aubes conservent suivant l' usage la mémo hauteur depuis leur origine jusqu’à leur terminaison, il est clair que la section de tous les canaux curvilignes, considérée dans le sens do la marche du liquide, va en diminuant progressivement depuis l’orifice d'admission jusqu’à 1 orifice d'évacuation. Ce rétrécissement de la section transversale occasionne nn engorgement fâcheux auquel on n’avait su obvier jusqu’ici que pnr l’emploi des directrices, sortes d'aubes fixes qui pincent la veine et la réduisent à des dimensions inférieures à celles de la section minimum du canal A franchir.

- Mais comme nous l'avons annoncé, M. Girard anpprime les directrices ; il fallait donc imaginer quelque nouvel artifice pour rétablir la libre circulation du liquide dans les canaux intersticiels des aubes. Puisque, par le fait de leur courbure, la section dos canaux interposé» diminue en largeur, établissons une compon aatioti, s’est dit M. Girard, en augmentant la hauteur, et si les variations inverses de ce» deux dimensions sont convenablement combinées, la section du canal, tout en changeant de forme, conservera la même étendue, et, par suite, le fluide circulera sans obstacle depuis son entrée dans les aube» jusqu'à m sortie. Cette considération a conduit M. Girard à accroître la hauteur des aubes à mesure qu’elle» m courbent et à insérer leurs bords adhérents sur de* paroi* évasées dont la disposition est analogue à celle des parois fixes éta • blies en amont de la cloison pour produire l'accélération des eaux. Abstraction faite des aubes, ces parois concentriques et mobiles interceptent un espace annulaire disposé symétriquement en aval de la cloison avec celui qui existe en amont.

• Le même genre de symétrie affecte les eaux dans leur marche : en effet, engagée» dan* la partie évasée de l'infundibalum d’amont, elle» gagnent en s’accélérant la partio la plus étroite. Ayant ainsi acquis leur maximum de vitesse, elles franchissent le détroit annulaire, qui les dirige dans la couronne des aubes; mais à ne niveau l'espace s'élargit de nouveau, et le ralentissement que le fluide éprouve correspond admirablement nn travail absorl»é par le moteur. De quelque manière qu'on envisage la question, cet évasement dea parois de la roue apparaît comme la solution vraie, unique et nécessaire du problème des turbines ‘fins directrices, car s'il inflige an liquide un ralentissement dans sa vitesse nbsoluo, il conserve à ce liquide

I toute sa vitesse relative par rapport aux aubes. En

MACHINES A VAPEUR

temps quo ces deux conditions «oui satisfaites, l'espace est oçoupé par le fluide travailleur en loi ig, en large ot eu travers* il n’y a pu* un centimètre de perdu ; c'eut, eu un mot, qu'on nous passe l'cxpre*éiou, c’est une heureuse exploitation do 1a troisième dimension.

■ La.; roue- hélice no' donho toute sa puissance que lorsqu’elle plonge entièrement sou» l'eau et que la chuta conserve une' hauteur convenable,, car alors toutes ses aube* travaillent h la /bii. Quand elle émerge, ce qui o.*t le cas ordinaire, la partie activa se réduit d'autant; mais cumtne en général la hauteur de chute augmente à mesure que Te niveau baisse, il en résulte dans IVnergip du moteur une sorte do compensation qui, talna être rigoureusement exacte, est cependant fort avantageuse dafts la pratique. Depuis que M. Menicr est en po&sèssion du nouveau moteur, le niveau h déjà varié inaintos et maintes fois, lageléc.mêmp a sévi rigoureAscmcnt «ans que jamais l'ueineait suspendu ni ralenti scs travaux.

- Le nouveau principe d’évacuation des fluidos par éynseincut transversal -de» aubes présente, quand on l’applique aux ihotçurs hydrauliques, un grand nombre d n> Antagcs qui seront de plus en plus appréciés dans les applications qu'on en fera par la suite. Les turbines, débarrassées de leurs directrices, deviennent plus simples et plus faciles » construire ; elles sont >our ainsi diro à l'abri des désordres occasionnés par 'introduction dos corps étrangers, elles débitent beaucoup d'enu, elles sont susceptibles de tourner très-vite, et par suito elles constituent, sous un volume donné, de trè«- puissants moteurs; enfin elles sont construites pour marcher noyées, c'ô qui les fait échapper aux émbnrras résultait de la crue des eaux.

t -Maisqnand.il s’agit d'utili»eVlu vitesse d'écoulcmcnt d'un gaz, la possibilité de supprimer les dircctriees ouvre Aussitôt une bien plus vaste carrière. Tous les essais .qu'on avait faits jusqu’à présent pour réaliser la turbine à air ou à vapeur avaient échoué devant l’impossibilité de faire tourner çes machiné*, assez vite pour récolter uno proportion avantageuse de l’effet utile. La. machine tournant toujours trop leutcmont; par rapport à la vitesso d’écoulement d’un ffuidfl.trè^ léger, il arrivait quo celui-ci se réfléchissait sur les aubes presque instantanément, en conservant la plus grnndepartie.de sa vitesse, et s’échappait, emportant avec lui presque toute sa force Vive. 11 en résultait uue perte, évidente qui a suggéré ln pensée do faire agir le fluide par cascades. Au sortir d'uno première couronne d’aube», le. fluide était repris par uno *ecoudc rangée de directrice* qui le faisait agir sur de nouvelles aubes; il traversait ainsi successivement dix, vingt, trente systèmes, et i] hui. sait par s’échapper avec une vitesse expirante, après avoir cédé en détail la tnnjcure partie do sa force motrice.

r Théoriquement, cette cfispositioa. paraissait très-satisfaisante, mais à l'exécution une pareille machine a présenté des difficultés qu'on n'n jamais pu surmonter. I^a parties fixes et les parties mobiles, alternant les unerf avec leà antres, formaient un ensemble compliqué difficile à construire , et qfti lais -ait échapper le fluide moteur par autant do pointa qu’il y avait do cascades. M. Girard, on supprimant les directrices, rend le tout solidaire, il fait disparaltro tous les joint», U bénéficie du principale» cascades sans en subir les -inconvénients. Dans la machine qu’il a imaginée, le fluide moteur, gaz ou vapeur, arrivant par le centre, agit sur une première couronne d'aubes courbes, évasée» suivant lo nouveau système { delà le fluide derépand dans une rigole* circulaire sans aubes; plus loin so trouve une nouvelle couronne d’aoba-, puis uue nouvelle rigolo, et ainsi de suit© autant qu’il en faut pour épuiser la totalité de la fogee vive. Tou» ce*

MACHINES A VAEECIt. üfô

espaces, alternativement pourvu* ot dépourvu» d’àubes, sont disposé*, concentriouciueiit lot aux autres, et leur» hauteurs, considérées dans lo sens où ïe fluide progresse, varient périodiquement de manière à croître dans les zones garnies d'aube» ot ii décroîtra dans celle* qui on sont dépourvues. Leur cnsemblo est compris entre deux plateaux qni tournent tout d'uno pièce avec les couronnes d'aubes sou» fi nf pulsion dit fluide moteur. J* machine, agissant par cascade») n'ést pas dbligéo, pour fonctionner ntilemcnt, de prendra des vite.*»*» Impossibles; néanmoins olJo tounie avec une grande rapidité; mais dès que cette vitesse cosse d’être menaçante, dès qu'elle rentre dans les limites accessibles à la pratique, elle devient précicq-o et. elle assure au moteur une puissance extraordinaire. M. Girard a calculé qu’une turbine à vapeur de cinquante centimètres do diamètre, marchant »ous une pression de quatre on cinq atmosphères à raison de ceut loues par seconde, ne rendra pa^moûts de deux conta chevaux de force.

• L'emploi de co nouveau moteur n'exclut pas l’adjonction du condenseur, complément ordinaire dos machines à vapeur; mais si lo service s’en fait comme de coutume, par la pompe à air, on trouve que l’accessoire l'emporte do beaucoup sur le principal en poids ou en dimension ; aussi M. Giraud a-t-il songé à opérer l'épuisement des eaux de condensation nu moyen d’qu appareil mualogne, pour lo» proportions et pour la manière d'agir, uu moteur lui-même. Appliquant le' principe de» cascades au ventilateur à force centrifuge, il arrive à former un aspirateur qui, mis en hiouvol nient par la turbine, épuise le condenseur d'uno, maniéré continue. L’agencement des partie* forme nlofs iin système tellement réduit, que la machine dc\ingi chevaux est représentée en grandeur naturelle sur ntrt) feuille de papier à écolier- L’exécution en rev ient de droit au con»trncteur d'instrument* do précision, et l’invénteur prétend l’emporter i*ou* son fera». Il va «mu dirq que la réduction de prix sera du même ordre que •la réduction de volume. »

Malgré le» espérances de succès contenues dans d'intéressant article quo npus venons de cirer, lu 'rouehélico de M. Girard, qui avait si bien réussi comme moteur hydraulique, n’a pas don»id.*ncore de résultats publics comme appareil à vapeur. Il y n »ur lu maniéré d’agir de la vapeur dans cet appareil une observation importante à faire. LVcfftytssézneqr de vqlmno qni »o produit en passant d'une série de palette* i» U M;rio stiivonte produit une diminution subite de pression do lu vapeur, gai n’üft pas utilisée,1 et par tulle uno porto notable si le nombre des turbine» n!c*t pas' très-grand, ce qui n'est pas possible pratiquement, ptii-que Ietu* dimension allant en croisant, il faudra C donner aux plu» grande* une vitesse bien moindre qno celle quo l'on, peut donner aux plus petite*. Or. c’est dans la possibilité de donner une énorme vitesse tmr un parfait équilijirement îles poids, une excellente lubrification du pivot que réside la èlianco de succà» de cet appareil toujours un peu délicat ponr la pratique industrielle, presque autant que de la bontio circulation de la vapeur.

J)ô cg qui précède, nous concluons que l'on peut admettre avec quelque probabilité que, sans faire coneurrencc aux puissantes machines à va]*et»r pour prôdairo de très-grand^» quantités de travailles turbine* n vapeur pourront donner des résultats dynamique* assez passable* pour que leur emploi puisse prochainement fie faire pince dans l'industrie, danff quelques ch» exceptionnels où les opérateurs doiventttre animés . de vitesses extrêmement considérables.

MACHINE A VAI'Rt’K (THEORIE).

Nons avons cherché, dans un premier travail, à.in* • ^

m MACniXES A VAPKUÏl.

(tiquer les perfectionnement* qu'une connaissance pin» complète de la manière de sè comporter «le la vapeur permettait d'apporter à la théorie mécanique généralement reçue. Noms reviendrons ici sur quelques points de cette question.

Volume de In tapeur saturée. — Le point de départ du mode «le calcul dont nous voulons parler étant le volume delà vapeur saturée aux diverses température», sa détermination exacte est tout à fait nécessaire, et pourtant on ne possèdo guère jusqu’ici que des déterminations théoriques fondées sur des principes décou- •- verts pour les gaz permanents et dont l'application aux vapeurs saturées est fort contestable. 11 n'y» pas d'n- ** nalogic évidente entre les dilatations des gaz permanents et les volumes de vapeur» saturées qui ec forment à diverses températures. Une intéressante série d'expériences de M. Hirn fournit uue première approximation de l'erreur que l'on commet en calculant le poids de la vapeur 6aturée par la combinaison «le la loi de Mariotto avec celle de Gny-Lussac , lois qui n'eut été établie» que pour les guz permanents.

11 a fait ces expériences en recevant la vapeur sortant d’une chaudière dan» une capAcité métallique d’un volume déterminé et la condensant «luns un vase contenant «le l'eau, en ouvrant un robinet qui fait communiquer la vapeur avec lui. Kn multipliant nn certain nombre de fois cette opération, lo poids de l'eau condensée devient notable.

La grande difficulté de ces expériences consiste à empêcher les condensations accidentelles de la vnpcnr àson.entréc dans le premier vase et les entraînements d'eau de la chaudière. M. Ilirn a opéré de deux manières pour évitor ces inconvénient*.

Iji première cousisto h envelopper la capacité qui renferme la vapeur dans une enveloppe également en communication avec la chaudière et qui laisse perdre do la vapeur par un petit orifice. L’égalité de température résulte bientôt do ce mouvement de la vapeur. La seconde consiste à plonger la capacité qui renferme de la vapeur dnnsun bain «l'huile a la température de cette vapeur, d'où résulte l'impossibilité d'un rofiroi- j dissoment et la vaporisation do l’eau qui pourrait pro • 1 venir de la chaudière.

Les résultats étaient très-réguliers avec c« dernier appareil.

Ou peut reprocher à cette méthode la difficulté de tenir compte du poids.de la vapeur qui reste h 1 ntm. dans lu capacité, lors do la condensation, parce qnc, résultant d'une détente, elle «loit renfermer «le Veau à l’état véhiculaire, cause d’erreur assez faible, Veau qui reste dans tn capacité u’est qu'une petite fraction du volume total, remlant seulement un peu trop fort» les volumes. Une bien plus grande cause d’erreur propre nu premier appareil, c'était que la vapeur n'y était pas desséchée par un échaufTcment additionnel, et qu'il y avait entrainement d'eau à l'état vésiculaire, ce qui, exagérant In quantité d’eau, conduisait à des volumes trop faibles. Voici les chiffres qu’il n obtenus :

4° I» premier appareil a donné les volumes suivants pour la vapeur saturée aux diverses pressions s TOimo r«s «irrosr i Ctav CdWul'i par U méthode

Pression!, Oh«fné*. , erJimtre.

2 atrn. iji (H 8,7- 731

Lo second a donné t

Preolom. ' Volume. Volume tafcuUire.

4 atb. 4 74. 422 451

Ce chiffre 335’ a été déduit- de si* expérience» cou-

MACHINF.S A VA Mur.*

cordantes, variant très-peu entre elle*!, meme quand on surchauffait «le 4° i* 2Ô# nu-dessu* d«i point de saturation, et qit'auctino partie d’eau liquide ne pouvait subsister.

Admettant ces chiffres plus faibles qnc les premier* comme plus exacts, d’après l'observation déjà faite-, nous établirons la table suivante, pouvant *c conclura des expérience» do M. Him ;

Ton

1«tm* jur

ttlwOirtt

PrruiM et U «par.

tiffo" » * **■

Ms MIh.

us*»*,

V(U»nfsr«,'

4 ntm.

C*est nne diminution q'ti varie de 5 h 10 p. 406 h mesure que la pression a'éfèvo «-*t dont il importe beau- . coup de tenir compto dans le «calcul «les effets de la machine h vapeur,

.l’ai rapporté, dan* les doux dernières colonnes du tableau précédent, les valeurs du produit PV du nombre d'atmosphères «le pression par le volume du kilo„grnmmc «le vapeur. Ou voit qu'il varie rapidement uvec le» volume» tabulaires et b on moiu* rapidement avec ceux déterminés par M. Ilirn, qu'il permet de mettre en rapport mutuel ; car il doit croître d'une manière continue, avec une lenteur proportionnée à celle de l'accroissement «les chaleur» latentes qui correspondent à la totalité du travail que la cliulcur de la vapeur peut produire.

E*i>re*»ion du travuil produit. — Nous avons cherché à introduire dans la formule qui donne l'expro»sion du travail de la machine à vapeur la Correctiouqu'exigo la nouvelle théorie de la chaleur, c’ci»t-à,dir* La disparition «le la chaleur, sa consommation eu proportion du travail produit. La forme qui» nous avons adoptée, dans notre premier article, introduisant nne correction proportionnelle a chaque accroissement de volume «le la vapeur d'une quantité égale a son volume primitif, n’est admissible q 110 pour «les détentes peu étendues ; il est évidemment défectueux d’admettre la même cor-, rcction pour un volume passant de 2*1 à il fuis le volume primitif, ou de I h i. lut loi «le Mariotte, consi- «lérée comme loi .approchée de* pression», et dont ou part pour obtenir la formule qui donne le travail à l'nido du logarithme du rapport de* volumes , indique, en y réfléchissant, que la correction doit varier en raison «le ccttc loi pour tenir compte «le la ehaleflr consommée par la détente .Des calcul» donnés à l'art cle calorie, il résulte que chaque doublement de volume entraîne, approximativement la condensation de 1 2 p. 4 Ut) de la vapeur, c'«;st-à-direquc pour les volumes 2, 4, H, 4 G, 32, on a une précipitation d'une proportion de vapeur égale à 0,42, 0,24,0,36, 0,48, 0,60 «lu volume primitif, quand on ne la réchauffe pas extérieurement. Ce sont là les quantité* de vapeur «lont on évalue a tort le travail «iansla formule admise habituel lcm en t pour calculer le travail de la vapeur. Comme toutefois ce* quantité* sont celle» qui correspondent à la condensation totale à la fin do chaque détente, c'est approximativement la moitié seulement do la «puiutité condensée que l’on peut considérer comme n'ayant pas agi pendant la totalité de la course, ce qui ije peut a'admetirc que pour les détente» toujours moea limitées do la pratique.

Kn introduisant cette correction dan* la formule déjà obtenue fqoi devrait être modifiée en raison de là mauvaise détermination de volume de vapeur qui y cutro),

machines a Vapeur.

MACHINES A VAPEUR

oit obtieut ainsi la formula suivante, donnant le travail d'une calorie et. par 6uitc, d'un combustible quelconque, pour tout système de Qinehioe à vapeur : .

(ii.>6 r 0,305 (T— T) V,

X [M-H-0.06 n)log. hyp. -«• (1—0,06 II)— —

n étant déterminé par l’équàtioù 2* = , n étant le

nombre de» doublement» successif» do volume.

Ainsi, pour une détente de quntro volumes ou a =^2°

le terme entre parenthèses ( indépendamment de p )

ou de I -f- hex hvp. 4 = 44- 1,38 = 2.38 prend r 4 4-0.88 log. hyp 4 (U, 88), c’e»t-à-dire 0.88 X l°g- hyp- 3,52 = 4 4- 4,07 = 2,07.

ht valeur 4 4-

Pour « =s 4 et =46, on aurait 3,77 d'une part, .et

2,88 de l'autre.

En prônant quelques exemples d’npplicntion, on reconnaîtra facilement que lu formule ainsi corrigée représente bien mieux les phénomènes que la formule primitive qui, comme on le suit depuis longtemps, oxagère Iwaucoup le» elfeta de la détente.

Ue la consommation de la chaleur. — La détermination expérimentale de la valeur exacte do l'équivalent mécanique de la chaleur (voir équivalent), et qui doit être très* voisine do 4 40 kilognunmètro» i«ar calorie, |M?nmit de fixer avec pins «l'exactitude que nous ne l'avons fait précédemment le tnivail théorique «le r u&ité do combustible, limite théorique h laquelle doit îùro rapporté le travail réel de toute machine ù feu dont le degré de perfection est indiqué par la grandeur de ce rapport.

Le nombre de calories dégagées par 1» combustion dan* le culorimètre d’un kilogramme de charbon étant 7,500 (8,000, suivant MM. Favre et Silberman, pour charbon parfaitement pur), le travail mécanique qui pourra être .théoriquement produit par cette quantité «le chaleur sera de 4,Uo0.«‘-00, en nombre» ronds 4 million d«» kilogramme très* L'appréciation d'une machine h vnpeur quelconque sera obtenue par le calcul suivant. Soit, par exemple, uuc machine consommant 4fc,B0 par cheval et par heure, on pour produire 75 kil.métr. par seconde, ou75x3,ü00 = 270,000kil.niétr par heure; elle produit donc par kilog. de houille 480,000 kilog.

métr., soit 0,48, 48 p. 4 00 du travail théo-

riqnc.

Les machines de Cornouailles, qui ne consomment 270 000

que 4 kilog., donnent donc = ®»^7t c'est-

à dire 27 p. 100 de travail théorique. Nous allons montrer la cause de l’erreur dans laquelle sont tombé» des physiciens éminents en n’évaluant qu’à 3 ou 0 p. 400 le travail utile de la machine à vapeur; ce qu’instinctiveinent n’ont jamais pu admettre les mécaniciens, qui ne pouvaient comprendre un résultat aussi minime «l«i» importantes améliorations apportée» à la machine à vapeur, «les grandes inventions do Watt et de scs émules.

Erreur commise par les physiciens. — Le? savants, et notamment M. Kcgnauit, ce physicien éminent auquel la physique et notamment la théorie de ia chaleur doit tant-, cct esprit si sage qui n’a jamais eu à revenir sur une proposition qu'il avait avancée, a cependant enufirme en ln répétant une proposition formulée préalablement, je çroi», par M. Joule, sur la théorie du la machine à vapeur qui est rtianiiestcuieut

ornonéé et qui, à cause mémo «le la- juste autorité «le l'auteur, a eu une lâcheuse influence, en fui.-ant persévérer de malheureux inventeur» dan» des rêves impossibles de machiucs à air chaud ou autres do même nature.

D’après M. Régnault (Compte» rendus de l'Académie «les sciences, t. XXXVI), dans une machine à détente sans condensation, fonctionnant i\ 3 atmosphères, la vapeur possède à son entrée 653 calorie»; elle en. conscrvo 637 à sa sortie, c’est à dire qu'elle n’en a perdu que ^'ou 0,03. Dans une machine à condensation à 5 atmosphères, dont le condenseur conserve une pression do 55 millimètres de mercure, la chaleur utilisée est de 34 unités ou ou 0,05 de la chaleur fournie par la chaudière.

De là il conclut que cos machines ne rendraient, la première que 3 p. 400 et la seconde que 5 p. 100 du travail utile que la chaleur peut engendrer.

L'erreur de M. Régnault est de no Considérer que caqui se passe dan* le cylindre et de négliger co qui so passe dans la chaudière. D’après sa manière du raisonner, uno machine sans détente, dans le condcnsour de laquelle on retrouve exactement toute la chaleur renfermée dans In vapeur qui sort de la chaudière, n'entmlnerait aucune consommation de chaleur. Elle produit cependant un travail considérable; ce serait donc un effet sans cause, uno impossibilité, et cependant le Tait a été constate par M. Ilimjnar «le nombreuses expériences. On ne voit pas, en effet, de drilerence entre la vapeur qui agit par pression pleine et celle qui, dan» les expériences de M. Régnault, »e rend dans le calorimètre où l'on mesure sa chaleur latente.

Si l'on suppose l’action du foyer brusquement arrêtée, n’est-il pas évident qu’au moment où la communication entre la chaudière et le cylindro vient a s’établir» et la vapeur est lancée dans ce dernier, il se pnxluit une détente de la masse de vapeur contenue dans la chaudière, uno consommation de chaleur qui correspond nu travail pro«luit. Le travail à pre>»iou pleine, qui dans la pratique ne correspond souvent pas à un abaissement <lo température sensible de In vapeur qui entre dans le cylindre et qui n'est qu’une petite fraction de la vapeur totale renfermée dans la chaudière, n’en consomme pas moins une quantité de chaleur considérable (que 1 action incessante du combustible empêche d'apercevoir). Le travail «l’un kilogramme do vapeur à pression pleine c»t PV = 4ü33ü X 4,f>75 = 47300, ce qui, en admettant E = 440, correspond à la esnsommation de 4 23,5 calories. C’est «’etto quantité de chaleur dont on doit tenir compte, aussi bien que de celle consommée par la détente dans l’intérieur du cylindre, et par suite, quoique la vapeur à aa sortie contienne bien les quantité» de chaleur indiquées par M. Régnault, la machine utilise cependant une quantité de chaleur fournie par le combustible plus grande que celle qu’il in«li«iue. Ainsi , dan* le second exemple ci-dessus, la vapeur entre dons ia machine avec 653 calories , mais est «le plu» pousséo de manière à produire nn travail par action directe qui correspond à I 23 calorie». En réalité, les chose» se paient comme si elle possédait 653 4- 423 = 776 calories. Elle en conserve 649 à sa sortie, la consommation, l’utilisation «le chaleur est de 423 4- 34 = 457 calories, et le rapport de la chaleur utilisée à ccllo

fournie pour le foyer est du un peu plu» du cinquième. C’est là une machine inférieure à celles qui utilisent de plu» longues détentes, mais ce n’est pas une machine absurde comme elle le serait d’après le» résultats indiqués par M. Rcguuult.

Renseignements pratiques. — Nous emprunterons à l'excellunt G unit du cJ^tufleur do M. Ci rou telle lu» rc**

MACHINES SOUFFUNTKS*