CHAPITRE XXIV

IHACHIIVE DE NTIRLIMG

396 — La machine créée en 1816 par Robert Stirling, et perleclionnée depuis cette époque par James Stirling {*), réalise le premier des deux diagrammes indiqués ci-dessus (n** 394), à savoir celui qui est formé de verticales et d'hyperboles équilatères (fig. 250). Son évolution comprend donc un échauffement et un refroidissement à volume constant, séparés par une détente et une compression à température constante. La figure schématique 254 donne une idée du dispositif employé à cet effet.

On piston-déplaceur rempli de plâtre, de poussière de brique, ou de toute autre substance peu conductrice de la chaleur, se meut au contact de la paroi intérieure d'une double enveloppe. La paroi extérieure se termine vers le bas en forme de calotte sphérique, directement chauffée par le foyer qui se trouve situé audessous d'elle (*). Le piston présente une forme identique, de

(*} Verdet. Théorie mécanique de la chaleur^ t. I, p. 139. — liriot. Théorie mécaniqve de la chaleur^ p. 88. — Hirn. Exposition analytique et expérimentale de la théorie mécanique de la chaleur, l** édition, p. 436. — Moutier. Éléments de thermodynamique, 1872, p. 57. — Zeuner. Théorie mécanique de la chaleur, p. 212. — Rankine. Manuel de la machine à vapeur, p. 382. — Proceedings ofihe Institution of civil Engineers, 1845 et 1854.

{*) Dans le but d'améliorer le rendement efTectif en développant la surface de

manière à pouvoir s'y emboîter, au moment du passage au point mort. Dans Fintervalle, Ton a accumulé de nombreux tubes de

verre, qui ne laissent entre eux que d'étroits passages. Leur ensemble constitue le régénérateur, destiné à dépouiller de son calorique l'air chaud qui remonte du foyer à la partie supérieure, pour le céder inversement à l'air froid qui i^viendra ultérieurement de cette région. Dans le haut sont concentrées les spires d'un serpentin parcouru par un courant d'eau froide, et destiné à compléter la chute de température que subit l'air quand il parvient dans cet espace. En ce point, s'embranche un tube de communication, conduisant au cylindre moteur, dans lequel se meut le piston-récepteur y dont la tige transmettra â un mécanisme analogue à celui des machines à vapeur le travail recueilli. Le jeu de cet appareil s'effectue de la manière suivante.

Figr. 25i.

Machine â air chaud de Stirling.

(Coupe schématique).

39*7 — Le piston-déplaceur reçoit de la machine motrice un mouvement alternatif, à l'aide de transmissions appropriées (qui ont été supprimées pour simplifier la figure^ Supposons le parvenu à la partie supérieure de sa course. L'espace inférieur est actuellement plein d'air qui vient de subir l'action du foyer, et se ti'ouve porté à la température t^. En redescendant sous l'empire du volant, le piston déplace cet air, qui filtre à travers les nombreux trous pratiqués dans la cloison intérieure, pénètre à Tintérieur de la couronne annulaire, et en parcourt les interstices, en se dépouillant d'une partie de sa chaleur au profit des tubes de verre qui constituent le régénérateur. Loi'squ'il parvient à la

cliauftc, J. Napier et Macquorn Rankine ont modifié le foyer à l'aide d'un dispositif dont la coupe rappelle celle d'une chaudièi*e Field (Macquorn Rankine. Manuel de te machine à vapeur ^ timduction Richard, p. 301).

partie supérieure, il achève de se refroidir au contact du serpentin, et de retomber à la température t^ C'est la phase du refroidissement de t^ à t^ à volume constant.

La rétraction du gaz rappelle alors le piston-récepteur qui se trouvait au sommet de sa course en même temps que le précédent. La température ne change pas pour cela, puisque Tair reste pendant ce temps au contact du serpentin. C'est la phase de compression à la température constante ty

Le mouvement descendant du récepteur actionne, par l'intermédiaire des transmissions, le déplaceur, dont il détermine l'ascension. L'air situé au-dessus de ce dernier se trouve donc ramené en sens contraire de son premier trajet, au travers du régénérateur, qui lui restitue alors les calories emmagasinées pendant la course inverse. Il revient ainsi au contact du foyer pour y reprendre la tempéralui'e t^. C'est la phase de réchauffement de t^àt^à volume constant.

La dilatation qui accompagne cette élévation de température soulève le piston-récepteur, et le renvoie à la partie supérieure de sa course, en exerçant sur lui l'effort impulsif qui développe du ti'avail moteur. C'est la phase de dilatation à la température constante /,.

Le cycle est alors complet, et se reproduira indéfiniment. Il est inutile d'ajouter que dans cet appareil, et pour tous les suivants, le caractère des quatre phases est loin de se trouver aussi rigoureusement réalisé que nous venons de l'expliquer. Il constitue simplement le type essentiel de la conception fondamentale, dont la réalité s'écarte plus ou moins.

Au fur et à mesure que se succèdent de semblables coups de piston, à partir de la mise en train, les tubes et les parois, suivant leur degré de rapprochement du foyer ou du serpentin, tendent vers un étatstationnaire et gradué de température. On remarquera qu'une partie du volume d'air enfermé dans l'appareil ne quitte pas la région supérieure, à savoir le cylindre récepteur et le tube de communication. Celte masse ne fait pas partie, à proprement parler, du gaz actif qui parcourt dans son évolution le cycle de Stirling. Il constitue simplement une transmission mécanique souple et commode entre le fluide moteur proprement dit et le piston-récepteur.

MACHIIVE D'ERICSSON

398 — Le capitaine Ericsson a créé successivement deux types distincts de machine à air chaud (*). Le premier d'entre eux (1852), que nous décrirons ici, comprend un régénérateur, dont l'autre était dépourvu.

L'ancien moteur Ericsson réalise le second des diagi'amnu^ simples qui ont été indiqués ci-dessus (n** 394), à savoir celui qui est composé d'horizontales et d'hyperboles équilatères (fig. 251). Le cycle comprend donc un échauffement et un refroidissement à

(') Ericsson (Calorie cnj^ine. Mcchanical Magazine, t. LVl, p. Wi. — Calorie eflfnne. Athenœum, 1853. p. 231. — Calorie engine. Sillimann's Journal, 2* série, l. XY, p. 284. — Calorie engine. Vlnatitui^ 1853, p. 86. — Substitution de Tair chaud à la vapeur. Cosmos, p. 347. — New air engine. Uechanical Magazine, t. XIV, p. 487. — Calorische Masehine. Polylr. Centralb., 1853, p. 183. — Lufldinick Haschinc. Dinglert Journal, t. CXXVI, p. 153. — Angaben ûber die Leistung der calorischen ScliifTs. Ibidem, t. CXXVni, p. 74. — Maschinen Einriclitung der CaloricschifTs. Ibidem, t. CXXVllI, p. 174. — Hoclidruek Luftmaseliine. Ibidem, t. CLIX, p. 161).

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pi'ession conslante, séparés par une dilatation et une rétraction isothermes. La Ogure 255 n^trace le dispositif employé à cet effet. Dn piston A se meut dans un cylindre B ouvert à sa partie supérieure. Celui-ci est surmonté d'un second cylindre B'. dont la section n'est que les deux tiei'S de la précédente, et dans lequel joue un cunti-e-piston A', uni au précédent par des tiges a. La face infé-

rieure du piston est contournée de manière à s'adapter exactement sur le ciel C du foyer. Cet organe est, comme dans la machine précédente, rempli de matières peu conductrices. Une tige 3 transmet à un mécanisme du type ordinaire le travail recueilli par le piston A. Deux soupapes sont installées sur le fond supérieur du cj'lindrc B'. L'une d'elles D s'ouvre de dehors en dedans, pour établir une libre communication avec l'atmosphère. L'autre E s'ouvre, au contraire, de dedans en dehors, et met en relation le cylindre B' avec une capacité distincte F. Le système formé par le

piston A', les soupapes D,E, et le réservoir F constitue une pompe de compression. Un tube G met ce dernier en rapport avec le régénérateur H, qui est formé de paquets de toiles métalliques superposées. Une tubulure K établit une i^elation entre lui el la partie inférieure du cylindre B. Deux soupapes L et M le font de même communiquer respectivement avec le réservoir F et avec l'atmosphère extérieure. Toutes les deux s'ouvrent de dehors en dedans. Les quatre soupapes D,E,L,M sont d'ailleurs actionnées aux instants convenables par la machine elle-même, au moyen de transmissions appropriées que Ion a supprimées sur la figure pour plus de simplicité. Le fonctionnement de cet appareil s'opèit de la manière suivante.

399 — Supposons le piston arrivé au sommet de sa course. La soupape D s'ouvre, tandis que E se referme. Pendant la descente, l'air extérieur se trouvera donc appelé dans la partie supérieure du cylindre B' au-dessus du contre-piston A'. Au contraire, le piston A refoule dans le régénérateur, à travers la tubulure K, Tair qui remplissait précédemment la partie inférieure du cylindre B. Ce gaz chaud cède ses calories aux toiles métalliques, et s'échappe dans l'atmosphère à travers la soupape M, qui est aloi's ouverte, tandis que L repose sur son siège.

On voit que, pendant cette période, le réservoir F reste confinéi puisque les soupapes E,L sont fermées.

On reconnaît également qu'il s'opère un échange d'air entre le moteur et l'atmosphère, à l'inverse de ce qui avait lieu pour la machine de Stirling, dans laquelle travaille perpétuellement la même quantité d'air. Ce n'est là d'ailleurs qu'une nuance de peu d'importance. Il suffirait, pour rentrer dans les mêmes conditions, d'établir par la pensée un tuyau de communication entre M el D. L'air chaud qui s'échappe de B rentrerait par là dans le cylindi* B'. après s'être refroidi dans le régénérateur H.

A cette phase descendante succède la période ascendante. Au moment où le piston AA' va recommencer à s'élever, toutes les soupapes changent de situation. D et M se renlfermant, les communications se trouvent supprimées avec l'extérieur. E et L venant

à souvrir, le réservoir F, jusque-là isolé, se trouve remis en relation avec le cylindre B' et le régénérateur II. L'équilibre de pression se rétablit entre eux. Nous allons en effet reconnaître que ce réservoir était resté, en fin de course ascendante, soumis ù une tension d'une atmosphère et demie. La montée du piston va chasser, à pression sensiblement constante, l'air de D' dans la partie inférieure B, à travers le réservoir F et le régénérateur H. Ce fluide récupérera, dans cette dernière enceinte, la chaleur laissée en dépôt par la cylindrée précédente qui vient d'être évacuée dans l'atmosphère, et il achèvera de s'échauffer sur le ciel du foyer C. Avant la fin de l'ascension, la soupape L se referme. En raison de cette interruption de communication, l'air supérieur se comprime, tandis que le gaz inférieur continue à se dilater. C'est ainsi que se forme, dans le réservoir F, une surpression d'une demi-atmosphère, en raison du rapport établi ci-dessus entre les sections des deux corps de pompe, et que s'effectue la dilatation isotherme de la cylindrée inférieure.

Nous retrouvons ainsi les quatre phases du cycle : dilatation isothcrme, suivie d'un refroidissement à pression constante quand le gaz s'écoule librement dans l'atmosphère par la soupape M, à travers les toiles H ; et d'autre part (sur une nouvelle cylindrée équivalente à la première), compression à la température constante de la partie supérieure (tandis que F reste confiné pour gagner une demi-atmosphère de pression), suivie d'échauffement à tension constante lorsque, après l'ouverture de L, l'équilibre élastique étant établi, l'ascension du piston balaye cette quantité d'air de F en B, à Iravei'S les toiles métalliques du régénérateur.

HACHIKE DE FRAIVCHOT

400 — Le moteur Francliot(*) présente une grande simplicité

('] Frauchot. Moteurs à air chaud. Compte» rendue de V Académie dn sncneeê, t. XXXVI, p. M3, 393; XXXYIH, p. 131). — Combes (Théorie de la machine de M. Franchot.

de principe, tl se compose (fig. 256) de deux cylindres verlicam, dont les pistons attaquent un môme arbre coudé, à l'aide de bielles couplées à angle droit sur ce dernier. Celle du ajlindrc chaud ki! précède de 90° dans la rotation la manivelle du cylindre froid W. La premier de ces corps de pompe se trouve environné par les

Kig. SjO, — Ujtliiiie ii oii' cliauJ Je Framljol (coupe l'erlïesle).

flammes du foyer C sur toute sa surface latérale ('). Le second est renfermé dans une enveloppe D a circulation d'eau froide. Deux tuyaux E,E' font communiquer ensemble ceux des fonds des cylindres qui se trouvent situés d'un même côte, t^s conduilcst remplies de toiles métalliques, font l'office de régénérateur.

Si l'on suppose le piston a parvenu au sommet de sa course, il va descendre en cliassant, a travers la conduite E, l'air chaud qui remplit le cylindre \. Ce gaz déposera sur les toiles métalliques li? caloiique dont il est actuellement chargé. Il arrivera refroidi dans le cylindre B. En mâmc temps, la descente du piston a appelle

BulMiH de ta SocU'Ié d'EiicouragemenI pour Cinduilrit nationale, 1S6ji p. W- ^ Expoté da pjincipit de la théorie niécaniçue de la chaleur, p. Oî]. — fochcl. Svnidlt mécanique induitrielle. p. 198. — De GrnfDgny. Mnleuii aneieaM et tnederna. p. "- ('] C'est l'incoménient le plus sfrioux du svslème, car il cipose i briller le» prnilures, pariiculiérement pendanl les temps d'arrvi, Tcau cessant alors de se renotiv*' pour rafraîchir les surfaces

en A' l'air qui se trouve en B' au-dessus de b. Ce courant, en circulant dans le régénérateur ES recueille la chaleur dont ce dernier s'est imprégné pendant la course inverse. 11 arrive donc déjà réchaufie dans le cylindre A', et y subit un nouveau coup de feu destiné à remplacer la chaleur qui a été consommée en travail. A la suite de cette course directe, s'opère la course rétrograde dans des conditions semblables.

401 — Il est facile de définir à Taide du calcul le régime variable des pressions p,p' qui se développent respectivement dans les espaces AEB,A'E'B'.

Eicprimons à cet effet que le poids de Tair renfermé dans la capacité A-f-B est constant, en négligeant, dans un aperçu de celte nature, le volume E. Ce poids est, d'une part, proportionnel à la pression p de l'ensemble, et varie en outre, pour chacune de ses parties, en raison inverse des températures absolues t^ et t^ qui régnent respectivement en A et en B. 11 renferme enfin en facteur, pour les deux parties en question, leurs hauteurs respectives, à savoir 1 — cos a et 1 — cos (a — 90), c'est-à-dire : 1 — sin a; en désignant par a l'angle de rotation compté à partir du fond de course dans le cylindre A. La relation qui égale ce volume à une constante prendra donc la forme :

/ 1 — cos a i — sin a \

On cil déduit (*) :

t.4fc|C|

ti-h tt — (h sin a •+. <, cos «)

Pour l'espace opposé A'B', nous n'aurons qu'à changer a en a -h 180®, ce qui donne :

CtA

^ H- 'i -I- (<i sin a H- f , cos «)

;«; On pourrait dégager de là Icquation du cycle, en exprimant que le volume est proportionnel au facteur 2 — sin a — cos a, et éliminant a entre ces deux relations.^ L'on ▼oit combien cette formule serait compliquée, si on la compare aux exemples simples que nous avons envisagés jusqu'ici.

642 T0ERMOD\7iÂMlQUE.

Ou voit clairement que le niaximum de l'une de ces expressions correspond au minimum de Tautre. Tous les deux dépendent des limites de la fonction :

t^ si n'a + U cos a.

Pour déterminer ces dernières, formons Téquation dérivée :

ti cos a — /, sin a = 0, on en déduit :

lang a = — •

Nous obtenons ainsi deux situations angulaires directement opposées.

40Î8 — Cette machine présente l'inconvénient d'avoir qualit? points morts, ce qui exigera l'emploi d'un volant particulièi*eincul important, ou l'accouplement de deux machines semblables dans des azimuts de rotation rectangulaires eiiti*e eux.

En effet, l'effort résultant sera, pour chacun des deux pistons, proportionnel à p — p'. Il se transmet a l'arbre tournant au moyen d'un bras de levier qui, pour le piston A, sera proportionnel à sin a, si nous négligeons l'influence de l'obliquité de la bielle. Le facteur correspondant sera, pour l'autre piston : sin (a — 90), c'est-à-dire : — cos a. Le moment total qui actionne l'arbre tournant renferme donc le facteur :

(P •" P') (sin a — cos b).

U s'annulera, par conséquent, d'une part pour riiypothèse :

et, de l'autre, si nous posons :

SUl a = cos a.

HOTEIIRS k AIR CUAUD. — DESLltlPTlON. 013

Otle dernière condilion se trouve remplie pour les deux posilions diamétralement opposées :

La première équation conduit de son côté à poser, d'après les valeurs respectives de p el p' que nous avons obtenues ci-dossus :

(, sin a -(- (, cos a = 0,

Elle fournit également comme solutions deux situations, qui sont diamétralement opposées l'une k l'autre, et perpendiculaires sur celles qui correspondent au maximum et au minimum.

408 — Cherchons maintenant le coefficient écon()mique de ce cycle si compliqué.

Si le piston a se soulève infiniment peu, en engendrant un volume proportionnel a la difTérenticlle de la hauteur 1 — cos 3, c'est-àdire à sin xrfa, le travail développé, el la chaleur correspondante, sj-ront proportionnels à psinada, c'esl-à-dire, d'apn>s la valeur de p :

(j -I- (j ((, sin a + i,COSa)

La quantité de chaleur Q, cédf'-e par le foyer sera donc, pour une période complète, proportionnelle à l'intégrale définie :

rsin wja l,-ht, — (I, sin a

La quantité absolue Q, cédée au réfrigérant le sera, de son cAlé, il la suivante :

- ((, siii « -t-i, cosaj

car la pression, et par suite le dénominateur, restent les mêmes; tandis que le chemin parcouru, ou le numérateur, se déduisent du précédent en remplaçant a par a — 90"*. Le rapport de ces deux quantités de chaleur sera d'après cela marqué par le quotient des deux intégrales définies.

Si l'on pose :

tangç = -^,

on pourra mettre la première sous la forme :

cos 9 r*'' sin oula

Q (sin o -f- cos ?) — cos (a — ç)

ou, en prenant comme variable d'intégration :

et modifiant les limites en conséquence :

cos 9 /*^--? sin (p -h 9) ilp

En ce qui concerne la seconde, rien n'est changé pour le dénominateur; et quant au numérateur, on y doit substituer au sinus le cosinus. Il vient par là :

cos 9 /^«-? cos (p -+- 9) f/p

V^cosU — -T-) — cosp

Si Ton développe les deux numérateurs en fonction de sin ^ et cos 3, chacune de ces deux intégrales se séparera en deux autres. L'une de ces dernières contiendra en facteur :

^'-r sin 6r/6

V^cos (9 — -^ j — cos p

MOTEURS A A[R CHALO. — DESCmPTION. Ct&

l'irilégrale indéfinie de cetle fraetion serait le loganllimc m^périen de son dénominateur. L'intégrale définie s'évanouit donc, puisque œ dernier reprend la m^me valeur aux deux limites. La seconde :

vTcosjî — ~

pourrait facilement s'évaluer par les méthodes connues. Mais il scrn inutile de prendre cette peine, car elle disparait comme facteur commun dans le rapport des deux quantités de chaleur Q^ et Q,. 11 nous suffit de remarquer que cette intégrale se trouve, dans l'expression de 0,. affectée du facteur sïn o, et pour 0,. du coefficirnl cos ç; d'où il suit i

On il donc, pour le coefficient économique effectif:

c'cst-à-dirc la valeur du coefTicicnt maximum, d'où :

On reconnaît ainsi que, malgré sa grande complication analytique (n' 401, note 1), le cycle du moteur Franchot se trouve constitué précisément d'après les règles des systèmes ternaires qui permettent de retirer de l'emploi du régénérateur le plus grand effet utile.

404 — Machine de Ryder. — La machine Franchot, après avoir fait son apparition à l'Exposition universelle de 18'>5, paraît éire <lemeurée depuis lors à peu près ignorée. M. Ityder en a récemment rajeuni et amélioré les dispositifs, sans en modifier au fond

G46 THERHODYNAHIQUE.

le principe ('). La surface do cliaulTc a été aiigmcnti^ & l'aide d'un ap|)en()icc inférieur du pislon ((ig. 2ô7), analogue à celui ilu moteur Laubereau, dont nous allons nous occuper dans un instant.

Kij. 257. — Valeur à air chaiid de Rfdcr (coup« langiludinalpj.

Les n^ceplours ont pris la forme du piston-plongeur, l'i-laneliéili' est obtenue à l'aide de cuirs emboutis, que l'on maintient i;loigni's (les parties chaudes. Une petite soupape permet de réparer au besoin les fuites, en laissant rentrer un peu d'air froid.

(*) Itii'SCh. Rapporté du Jury tnlentalioiial de l'Ejpotilian univenelle lU 187F, (croupe VI. classe 51. p. 301. — Scinma. Motcuri iiiduslrieU. p. 210. — Sevvt iniiuli-UUe, 1876. p. S07 ; 1883. p. 105. — la Sature, SI octobre 1880. — Tke «atf-rwrf r,a:elle. 0 nvril ISItO, p. IgO. — Eagiiietriag. 13 octobiv 18I!S. p.36(.

IIOTEIKS A Am CIIAtR.

g* MACBIKE DE LAIBEREAU

40S — La machine Laubcreau(') lUftÏTP essonlielloinoiit des préccdeiilcs, en ce qu'elle ne com- [ircnd pasderégonératciirct rcn- Ire dans le type binaii'e. Elle agipartienl à la catégorie des ma' chines à déplacement. I, 'inventeur en a moditié à dîvei'ses ivprises le dispositif, qu'il destine spé- (ialemeiit au déveluppemcnt des {ictitcR forces. Son dernier modèle appartient au type vertical.

\xt cylindre A (fig. 'ir)8) est, ii sa partie siipériciire, refroidi par un courant d'eau froide |{, et surrhaufTédans le bas par rinfluenco du foyer C, En liaut se meut, au contact de la partie froide et alésée, un piston-récepleur D. Dans la partie inférieure, un piston déplaceur E oscille avec un certain jeu, c'est-à-dire sans exercer de frottement sur la paroi chaude.

Cet organe, épaissi par une forte couche de pldtre, se prolonge vers le bas en forme de gaine méfal-

(') TrcAca. Procés-ïcrbBl des eipéricrrc* Tiitcs sur la machine Laiiliercou. Ait-

n<il»duCo«4n^ù,ire.~Hii-:K\,.Ra,.porU ^^,^.,,„ ^ ^.^ 'L„ido Laubcresu.

du Jury tttUraatioual de V Erpotilion uni- (Coupe verlitale.)

râtelle de 187», gTOUp« V[ , classe 54,

p. î!0. — Sciaina. Uoleurt iiidutlrieU, p. 307. — De Grafiigiiï. Moteur» aneieiu ri mode:-ixn. p. 78, — tlaldn de In tloupilli^if. /lerii^ dti court iciriilifiquei, 18 mai 18(t".

6^8 THERMODYNAMrQUK.

lique Cy pénétrant dans Tintcnalle étroit que Ton a laissé libre entre le cylindre A et le ciel F du foyer. Une boîte à feu G force les flammes à buter contre ce dôme. Elles redescendent ensuite en léchant les parois cylindriques, et s'échappent en E dans la cheminée. Le piston-récepteur D actionne, à Taide d'une bielle et d'une manivelle, un arbre tournant sur lequel se trouve calé un excentrique triangulaire pour commander le déplaceur. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant.

406 — Quand le piston-déplaceur est à bas, lair, totalement logé au-dessus de lui, se refroidit au contact du courant d'eau, se rétracte et tend à rappeler le récepteur. Le déplaceur venant à s'élever sous l'empire de ses liaisons, l'air froid est oblige de filtrer entièrement entre la gaine inférieure et la paroi brûlante du couloir des gaz. Il s'échauffe donc en se logeant sous le déplaceur. De là, une augmentation de tension, qui tend à remonter le récepteur. Il y a toujours, en effet, égalité de pression dans toutes les parties de la machine, qui communiquent librement entre elles et jamais avec l'atmosphère extérieure; le môme air servant indéfiniracnl pour le fonctionnement, ce qui tend à diminuer les pertes de chaleur. Un volant est destiné à régulariser le mouvement, et à faciliter le passage des points morts.

Des expériences déjà anciennes de Tresca (1863) ont indiqué un rendement de 6,70 7o» ûvec une consommation par cheval-heure de 4^', 55 de combustible, et de 700 litres d'eau froide à 16 ou 18 degrés. La température de l'air était de 235 degi*és du thermomètre ordinaire, et la vitesse de 30 à 40 tours par minute. Le piston avait 0",50 de diamètre et 0",40 de couree. La surpression atteignait un quart d'atmosphère.

MOTEIUS A AIR ClIAm. - DESCUIPTIO.N. 049

§5 lll.lCHlXe DE BEI.OL'

407 — L'apparition de Yaéromoleur de Belou remonte à 1860 (*). L'inventeur s'est placé spécialement, pour l'amélioration du rendement effectif ?;, au point de vue du perfectionnement du coefficient économique thermique e, (n'' 585). Frappé de la perte considérable due à la quantité de chaleur emportée dans la cheminée par le grand excès d'air qui passe sur le foyer, il supprime cette influence en envoyant directement dans le cylindre les produits de la combustion. Il s'attache en même temps à les réduire au strict nécessaire, en suppléant aux difficultés de l'appel dans ces nouvelles conditions par le tirage forcée au moyen d'une pompe de compression actionnée par la machine elle-même. De là une consommation de travail, qui est de nature à faire perdre, en ce qui concerne le coefficient dynamique e, (n** 385), une partie de ce que l'on a regagné pour e,. Mais cette influence négative est certainement la moins importante des deux, et le système se recommande, en définitive, comme très rationnel en principe. Malheureusement, l'envoi dans le cylindre des fumées, des cendres, des escarbilles doit faire redouter à bref délai la détérioration des surfaces et des garnitures du piston. De plus, à l'inverse de ce que nous avons remarqué dans la machine Laubereau, les frottements s'exercent entre surfaces chaudes, et exposent à des grippements par la destruction des graisses. Malgré ces défauts, cet appareil a beaucoup fixé l'attention, et il convient de l'étudier ici.

Le piston-récepteur, qui se meut dans un premier cylindre (Gg. 259), actionne directement celui de la pompe de compression; celle-ci envoie dans le foyer un courant d'air qui se bifurque

(') Belou. Machine à air chaud ou aéroiuoleur. Cosmo*^ t. XVUI, p. 53. — Tresca. (Proeé»-verbal des expériences faites sur la machine Belou. Annales du Cotiêervatoire,

— Bulletin de la Société d* Encouragement pour l'industrie nationale^ t. X, p. 34).

— Pochet. Nouvelle mécanique industrielle, p. 209. — Hii^ch. Rapports du Jury international de V Exposition universelle de 1878, pi'oupc VI, classe 51, p. 297.

650 THEAMODYNAMIQUE.

suivani des proportions que l'on pont n'gler à volonté, l'ne partie pénètre sous la grille, e( le reste arrive au-dessus do cette dernièi-e pour bri\lor les gai combustibles, le charbon est ver»' pi^riodiquement sur cette grille au moyen d'une trémie qui csl constituée comme un<' véritable écluse, avec deux n^stres. dont

fig, t'a. — Holerir i air ihaud de Btlou (coiipc tctUciIp).

l'un an moins se trouve toujours fermé, de manière à interccplpr la communication avec l'extérieur. Les produits de la combustion, convenablement brass<^s dans la boite à feu, se i-eudent par un tuyau dans la botte de distribution du premier cylindre. Ils y sont ulilis(!S en pleine pi-cssion, puis en détente, pour éti-e lînalcmenl expulsés dans l'atmosphère.

408 — Pour accomplir le cours de ces opérations, l'air part de la pression atmosphérique ;> et de la température ambiante l an thcrmomi'-trc absolu. Il subit une compression qui le porte h une tempt'ratnre {' cl à une pression p'. 11 passe ensuite librement dans le foyer à pression constante, en acquérant ta température f. Il pénètre dans le cylindre avec cette même tension p', et s'y détend jusqu'à la pression atmosphérique p (si nous supposons pour plus de simplicité la détente complète). Il arrive ain^i à la tcmpi'rature ("'.

La machine recueille, dans ces conditions, le total de la chaleur qui correspond à la combustion, sauf deux causes de déperdition, à savoir :1a chaleur interne emporlf'-e parle gai, et celle qui con-rs-

pond au travail de la poinp(;. La variation de clialciir interne relative aux températures initiale et finale est, pour un kilogi*amnie il*air :

Pour le faire rentrer dans l'atinosphùre à la pression p et sous son volume final if\ il faut développer le travail pv"", c'est-a-dirc Iir (éq. 10). Mais Tatmosphère avait fourni de son côté, pour le faii'e pénétrer dans la pompe, le secours de sa pœssion motrice, ou le travail R^ On n'a donc eu à dépenser en définitive que la difféi'ence R {t"' — l). à laquelle correspond la quantité de chaleur :

AU(r — 0-

Le total de ces deux causes de perle est par conséquent :

Q, = (AR-f-c) (r-t).

ou, d après Téquation paramétrique (14) :

Quant à la chaleur fournie, c*est celle qui a permis d élever, ù pression constante, la température du gaz de L' à /", c'est-à-dire :

U, = kc [l" — /).

Le coefficient économique sera par conséquent :

Oi — Q, ^ i Çk i ^"' — ^

Qi y, ~" r — t

ou, sous une forme équivalente :

mi TIIEItMODYNAMIQUE.

Oi', si nous supposons que la compression et la détente soient l'une et l'autre adiabaliqucs, on aura, en remarquant qu'elles s'exercent toutes les deux cnti-c les uiùmes pressions ('25} :

ce qui réduit l'expression pif^'édente à la foiinc dcliiiitive :

En ce qui concerne l'effet utile réel, les espéricnccs cxéculées par Tresca sur un moteur de 120 chevaux à double elTet, installé à ta papeterie de Cusset, avaient indique une consommalion de l'^jifi de houille par clicvol-heurc. la vitesse était de 23 tours; la surpression : 0",C8; — la température d'échap-