CUAUOIERES A TUBES DE FUMÉE

On établit sur chaque corps deux soupapes de sûreté chargées au moyen de ressorts; leur chambre de dégagement est munie d'un tuyau d'échappement qui monte le long de la cheminée à l'extérieur; ces soupapes peuvent toujours être soulagées à la main de l'intérieur de la chambre de chauffe.

Les indicateurs de niveau sont à tubes de verre, ils sont montés sur la façade, et ne donnent lieu à aucune observation particulière.

Les foyers sont toujours de grand diamètre, dépassant souvent un mètre, ils ont donné lieu à beaucoup de recherches tant au point de vue de la résistance que de l'élasticité (4" fasc. n** 69). Le foyer ondulé Fox est très employé, il a eu cependant à souffrir des dépôts d'huile et a donné lieu quelquefois à des affaissements énormes (voir Bertin, ouvrage cité), mais ils ont toujours été inoffensifs pour le personnel. Cette particularité tient à la fois à un défaut et à une qualité de ces foyers, qui, par le développement des ondulations, présentent une surface de tôle capable de donner des poches très profondes sans que le métal se fissuré. Le foyer Purves à nervures (fig. 286) tout en présentant beau-

Fig. 256

coup de résistance à l'écrasement, a plus de raideur ; on le rencontre assez fréquemment, ainsi que d'autres foyers du même genre.

L'alimentation est toujours introduite au-dessus de Taxe des foyers les plus élevés; au point où le tuyau d'alimentation se greffe sur l'enveloppe, on place un clapet de retenue automatique et une soupape régulatrice de l'alimentation ; cette dernière est parfois le clapet de retenue lui-même, avec une tige filetée et un volant permettant de l'appuyer sur son siège.

Les grands, diamètres et les fortes pressions conduisent à une épaisseur d'enveloppe considérable, même avec l'acier ; l'emploi de joints à grande résistance relative s'impose donc pour les coutures placées suivant les génératrices. Le système à couvre-joint sur les deux faces et à triple couture dans chaque lèvre est presque toujours préféré ; dans la troisième rangée, voisine du bord du couvre-joint, le pas de la rivure

CHAUDŒBES A TUBES DE FUUÈE Sdl

est souvent doublé; la grande épaisseur du couvre-joint permet ce grand espacement sans que la tôle risque de bâiller au malage.

Les viroles sucessives sont à emboîtement et à double rangée de rivets.

On trouve sur les chaudières marines une ins lallation qui leur est spéciale et qui consiste en un tuyautage et robinetterie û'exlraclion. Lorsque les chaudières étaient alimentées à Teau de mer, on ï imita il la concentration en chassant à l'extérieur une certaine quantité d'eau et en la remplaçant par alimentation ; le moment opportun de cette extraction était donné par un essai à l'aréomètre. Celle pratique occasionnait évidemment.une perte de chaleur qui a été supprimée par ^adoption du condenseur à surface, et qui s'est ajoutée au bénéfice des hautes pressions qu'il a permis d'aborder. L'extraction se faisait en partie par la surface, en partie par le fond. L'extraction de surface avRit l'avantage subsidiaire d'entraîner à la mer les écumes et les matières dégraissage; elle a été conservée sur les chaudières à haute pression, pour lesquelles on connaît le danger des dépôts huileux, et il est recommandé de faire une extraction de surface avant la vidange des chaudières, sinon le ni* veau en s'abaissant tapisse les foyers de l'enduit peu conducleur dont ils ont tant à souffrir.

144. — Réparation des pertes d'eau douce et rechauffeurs d'eau dtali^ mentation. — Pour les courtes traversées, le moyen consiste à emporter une certaine provision d'eau douce renfermée dans une soute spéciale, et qui sert à une injection très réduite et réglable sur le coffre du condenseur par surface. Pour les longues traversées, ce moyen trop lourd et encombrant est remplacé par un appareil distillatoire. H n'est pas nécessaire de lui adjoindre un réfrigérant, puisque le condenseur des machines principales est tout indiqué pour cet usage ; il suffit donc d'un évaporaleur, qui a été souvent une petite chaudière auxiliaire chauffée au charbon. La gène et l'encombrement produits par ce générateur supplémentaire l'ont fait abandonner; on produit le chautTage de l'eau à distiller au moyen d'un faisceau tubulaire ou d'un serpentin qui s'y trouve noyé, et qui est parcouru intérieurement par de la vapeur prise aux chaudières principales.

Le serpentin est disposé de manière à ce que l'eau qui s'y condense retourne à la bâche de la pompe ahmen taire, sinon» il résulterait de ce chef une certaine perte d'eau douce. L'eau à évaporer se concentre peu

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CHAUDIERES A TUBES DE FUUEE

à peu, il est donc nécessaire d*en diminuer la salure par des extractions ; mais les incrustations n'ont pas le danger qu'elles auraient dans une chaudière à feu nu ; la vapeur est conduite par un tuyau au condenseur. La perte de chaleur due à l'opération équivaut à peu près à la chaleur totale de la vapeur condensée, il faut en retrancher cependant la chaleur du liquide de cette vapeur, et remarquer aussi que Teau fraîche produite se trouve à une température supérieure à celle de Teau de la mer.

La perte n'existe d'ailleurs que par suite du retour au condenseur de la chaleur de vaporisation communiquée à Teau à distiller, mais elle peut être évitée par l'emploi de plusieurs évaporateurs successifs, le second servant de condenseur au premier, et ainsi de suite (*). En pratique, la vapeur du chauffage est prise au premier réservoir intermédiaire des machines à triple expansion, tandis que la vapeur formée dans la chaudière distilla toire, qui se trouve presque à la même température, est dirigée dans le second réservoir ; on atténue ainsi beaucoup la perte de chaleur, puisque d'une part la vapeur de chauffage que l'on emprunte a déjà fourni un certain travail, et que d'autre part la vapeur nouvelle que l'on produit donne également du travail dans le cylindre à basse pression avant de se condenser.

Dans beaucoup de cas, l'eau extraite du condenseur à surface par la pompe à air, à laquelle est venue s'adjoindre éventuellement celle de la distillation, est simplement refoulée aux chaudières par les pompes alimentaires, qui la font ainsi rentrer dans le circuit.

On a cependant trouvé utile de réchauffer l'eau Jusqu'à 100 degrés au moins en vue de diminuer la fatigue de dilatation des chaudières ; on profite aussi de ce réchauffage pour dégager l'air dissous dans l'eau d'alimentation et qui produit des corrosions ; divers réchauffeurs à serpentins ou à tubes sont conçus dans ce but.

M. Weir a eu l'idée de produire le réchauffage par injection au moyen d'une certaine quantité de vapeur prélevée à l'un des réservoirs intermédiaires, vapeur qui est ainsi condensée prématurément et qui retourne à la chaudière mélangée à l'eau alimentaire, mais par un circuit plus court que celui de la vapeur restante. Nous avons analysé ailleurs (3® fasc. n^ 128) le bénéfice dû à cette ingénieuse combinaison, bénéfice

1. Ce principe a été utilisé pour i'évaporation de la saumure dans la fabrication du seJ. On emploie dans la marine française des bouilleurs à triple effet V. Berlin).

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provenant de ce que la vapeur prélevée pour le réchauffage peut être considérée comme Téchappement d'une petite machine auxiliaire qui n'aurait que le cylindre à haute pression, mais dans laquelle il n'y aurait pas de chaleur perdue, puisqu'elle rentre entièrement à Teau d'alimentation.

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La figure 257 représente le réchauflfeur Weir (d'après Engineering 1893-1-487) ; A est l'entrée de l'eau froide refoulée par la pompe alimentaire, et qui doit franchir une soupape chargée par un ressorl ; B est la tubulure d'entrée de la vapeur de réchauffage, elle est munie d'une sou-

pape automatique destinée à empêcher le retour de l'eau vers le premier réservoir intermédiaire ; cette soupape peut être fermée à la main pour isoler l'appareil, elle n'est pas dessinée sur la figure. L*eau tombe en pluie dans un tamis où elle rencontre la vapeur en jets divisés ; un robinet d'air est établi au-dessus de la chambre de mélange. La partie inférieure du réchauffeur forme une bâche dans laquelle un flotteur plein d'eau ouvert par le haut et en partie équilibré suit exactement les variations du niveau. Les mouvements du levier d'équilibre de ce flotteur commandent le modérateur des pompes alimentaires à action directe, qui sont conjuguées deux à deux comme les pompes Worthington (*).

145. — Tirage forcé en général. — Les résistances que l'on peut vaincre au moyen du tirage naturel sont limitées par ]a hauteur des cheminées: dans les petits bâtiments, celle-ci est tout à fait insuffisante pour atteindre de fortes combustions, aussi la plupart des petits remorqueurs de rivière ont leur échappement dans la cheminée et les machines y sont sans condensation. Ce système n'est pas applicable aux bateaux de mer où la vapeur doit en tout cas être condensée pour faire l'alimentation.

On a augmenté quelquefois le tirage au moyen d'un jet souffleur débouchant dans l'axe de la cheminée ; le système ainsi appliqué, outre qu'il produit un bruit assourdissant, occasionne une perte de vapeur à laquelle il faudrait suppléer par de l'eau de mer. M. Bertin avait eu l'idée de remplacer le jet de vapeur par des jets d'air comprimé, ce qui évitait toute perle d'eau ; le système fut même appliqué au garde-côte le Fulminant en 1876, il avait augmenté la production des chaudières d'environ 30 % ; le travail dépensé pour la compression de l'air n'absorbait qu'une faible partie de l'excès de production, il restait donc en faveur du système un certain boni sur les poids.

A cette époque, Thornycroft commençait la construction des petits bateaux rapides qui sont devenus les torpilleurs ; ils étaient munis de chaudières de locomotives présentant une assez grande résistance au tirage ; la hauteur des cheminées y était très petite et rendait le tirage forcé absolument nécessaire. Ce résultat était obtenu en plaçant les chaudières en chambre close, et en y refoulant l'air au moyen d'un ventila-

i. Voir les pompes Weir du Campania, Engg,, 1893-1-487, et une description plus détaillée du système, même publication, 1890-2-364.

leur centrifuge commandé par une machine spéciale. Tel a été le point de départ du système de tirage forcé qui s'est le plus répandu.

Pour les grands bâtiments, la hauteur totale des cheminées comptée depuis le niveau des grilles est toujours assez considérable pour qu'on puisse atteindre par le tirage naturel seul une combustion d'au moins 100 kilogrammes par mètre carré de grille ('), mais il est déjà difficile de maintenir ce régime, surtout lorsque le combustible n'est pas de premier choix au point de vue des cendres.

Parle tirage forcé, employé dans une mesure compatible avec la conservation des chaudières et avec le maintien d'un bon rendement, on augmente la combustion de 50 % environ ; en général les essais dans lesquels on a voulu aller au delà n'ont pas été heureux (Bertin, ouvrage cité).

L'augmentation de la combustion dans une m^tn^ chaudière a ^ouvettei d'élever la température dans le foyer et d'élever la température des gaz. En supposant que la proportion d'air par kilogramme de houille ne change pas, non plus que le coefficient de convection, le rendement se* rait abaissé puisque les gaz seraient abandonnés plus chauds à la cheminée. Nous admettons aussi que le rendement de la combustion n'est pas changé. On peut toujours retrouver le rendement en augmentant la proportion delà surface de chauffe à la surface de grille; en appliquant les théories développées dans le quatrième fascicule (n®' 4S et 46), et en admettant que la température de la chaudière est de 192 degrés (12 atm. effectives), on trouve que pour obtenir le même rendement dans le cas d'une combustion de 100 et de 150 kilogrammes respectivement par mètre carré de grille, la surface de chauffe doit passer de 30 à 45 mètres carrés par mètre carré de grille. Mais on sait que le coefficient de convection augmente avec Tintensilé de la combustion; l'augmentation relative de la surface de chauffe ne doit donc pas être aussi grande en réalité, et c'est cette circonstance qui explique Tallégement que procure le tirage forcé.

En fait, la production des chaudières peut être augmentée de 50 % avec la même surface de chauffe et sans affecter le rendement, ainsi que la pratique l'a démontré. On trouve la confirmation de ce fait dans les expériences faites par le comité de V Institution of M. E. de Lon-

1. Pour beaucoup de grands transatlantiques, la hauteur de la cheminée comptée depuis les grilles atteint 25 mètres ; elle est d'environ 36 mètres pour le Campania, qui malgré ses ventilateurs fonctionne ordinairemeni au tirage naturel .

ses

dres ('); nous rappelons ici deux des résultats déjà donnés dans le fascicule 4 (n® 85).

Meteor tirage naturel

Surface de chauffe .

Sarface de grille

Rapport .

Pression effective

Température de la vapeur

Température des gaz perdus

Tirage ou pression

Poids d'air par kilogramme de houille . .

Combustion par mètre carré de grille . .

Vaporisation (l'eau étant à 0° et la vapeur à h atm. effectives), par kilogramme de cLarbon-type (Nixon)

Ville de Z)oi*rre«|

Tirage forcé en chambre closel

On voit d'après le tableau qu'il s'agit de chaudières tout à fait comparables au point de vue des proportions, mais que la combustion au tirage forcé a été de 64 % plus élevée qu'au tirage naturel sans que la température des gaz à la cheminée ait été sensiblement plus élevée ; il est vrai que la pression de fonctionnement permet un refroidissement un peu plus grand pour la Ville de DouvreHj mais par contre, le rapport de la surface de chauffe à la grille y est plutôt inférieur et la proportion d'air est plus élevée. Les chiffres de vaporisation donnés semblent présenter une anomalie puisque, malgré la température plus élevée à la cheminée, les chaudières à tirage forcé donnent 8S80 de vaporisation au lieu de 8^50 ; cette circonstance provient de ce que le « Meteor » a donné lieu à une perte de 3,6 % par combustion imparfaite.

Le bénéfice en poids que Ton peut réaliser sur les chaudières ordinaires est légèrement diminué par les constructions supplémentaires qu'amène le tirage forcé, ainsi que par les ventilateurs. Ceux-ci consomment également une certaine quantité de vapeur dont il y a lieu de tenir compte ; ainsi, pour la Ville de Douvres , la consommation des deux machines Brotherhood à trois cylindres a été trouvée de 3,7