COMBUSTION ET EXPLOSION
80IIB DBB CORPS
Acide cubouiqno .
Vapeur d'«an . ,
Oxygène .
0.0232 VT 0. 2619 + 0. Û00182T 0.1651 + 0.00C02UT 0.11488 -J-O.OOO01875T
Ou pourrait aisément s'assurer que l'écart entre les chiffres ci-dessus et ceux donnés a» n° H est très faible pour les températures ordinaires, et même pour celles réalisées dans les moteurs à air chaud.
Le rapport -diminue lorsque la température augmente, puisque e augmente et que la différence C — c est constante; ce rapport n'est donc pas constant, comme oo l'admet pour les températures ordinaires. Pour
les températures réalisées dans les machines à gaz, -; se rapproche de 1,3.
M. Witz a calculé les températures théoriques d'explosion à volume constant et à pression constante dans le cas de dilutions plus ou moins grandes ; il a envisagé l'ensemble des produits comme un seul gaz homogène, dont les caloriques spécifiques c' et C seraient :
p, c, c se rapportant à chacun des gaz composants, ce qui donne les valeurs :
Sans tenir compte d'aucun effet de paroi, et en supposant la combustion complète, M. Witz a trouvé, à volume constant, avec un gaz ayant un pouvoir calorifique (vapeur d'eau condensée) de S.2S0 calories:
, , , n 1 j, ■ ( tempér. centigr. : 2064"
Pour 1 vol. de g.z avec 6 vol. d au: | ^^^^^^ ^^^ . g g ^^^
148 HOTEURS A GAZ
résullat qui ne s'écarte plus trop de celui trouvé par M. Dugald Qerk, et dont les différences avec ce dernier s'expliquent très bien par l'eflet de paroi, et parla combustion incomplète.
Les températures théoriques à pression conslante se déduisent des précédentes en remarquant que la chaleur développée étant la même dans les deux cas, les températures doivent être dans le rapport de C, et c'.
Pour étudier les cycles des machines à gaz, il faudrait tenir compte, dans les transformations qui se produisent, de la variabilité de C et c', ce qui amènerait de grandes difficultés, mais comme la majeure partie des transformations s'effectuent à très haute température, nous feroM dès maintenant une convention importante : c'est que le mélange, avant comme après l'explosion, se comporte comme un seul gaz homogène, dont les chaleurs spécifiques seraient C et c'
90. — Composition de la charge. — La composition la plus avantageuse n'est pas celle dans laquelle on associe au gaz le volume d'air strictement, nécessaire à sa combustion, c'est-à-dire celle qui donne la température et la pression les plus élevées. Lorsqu'on augmente la dilution, le rendement du cycle parfait correspondant est abaissé, il est vrai ; mais aux températures très élevées, les imperfections des cycles réels augmentent, parce qu'on est obligé de refroidir le cylindre- plus qu'on ne le ferait sans cela ; nous verrons, en effet, que pour permettre le fonctionnement les surfaces frottantes doivent être enveloppées d'eau. L'expérience établit qu'il vaut mieux, en somme, disséminer la chaleur dans un volume d'air inerte (ou même dans les gaz brûlés qui proviennent d'une explosion précédente) que de l'enlever par un excès de circulation d'eau autour du cylindre, parce que, dans ce dernier cas, la chaleur est totalement perdue pour le cycle, tandis que, dans le premier, elle ne fait que baisser de niveau.
Le refroidissement des parois pendant la course directe est, jusqu'aujourd'hui, un inconvénient nécessaire et accepté.
CYCLES TlllvOniQlIi:S
Cycles théoriques des maolUneB & graz.
100. — Pour cet exposé, nous suivons la marche indiquée par M. Witz (') dans sa classification, c'est aussi a peu près celle de H. Dugald Clerk; nous rencontrons les cycles théoriques dans l'ordre suivant:
Cycles à explosion, sans compression (Lenoir);
Cycles à explosion, avec compression (Ot(o);
Cycles à combustion avec compression (Dugald Clerk) ;
Cycles atmosphériques (Otto et Langen).
Nous avons fait remarquer (95) que toute machine à gaz est à cycle ouvert ; néanmoins, comme l'entrée el l'échappement du mélange ont lieu à la même pression (celle de l'atmosphère), que le poids des gaz qui s'échappent à chaque période est égal au poids du mélange admis, et que la contraction est négligeable, on peut, moyennant certaines précautions, ramener les cycles ci-dessus à des cycles fermés.
a. — Cycles à explosion, sans compression. — En suivant la marche des pressions sur une courbe d'indicateur, fig. 47, on reconnaît que la ligne AB correspond à l'admission du mélange,à la pression atmosphérique; BG représente l'accroissement subit de pression produit par l'explosion, CD est la loi des pressions décroissautes pendant la détente supposée complète ; la ligne DA est celle de l'é- -te chappement. l
Abstraction faîte -de tout effet de uparoi, la chaleur perdue à la source inférieure T, est celle qu'abandonne
Kig. 4:.
l'atmosphère le mélange qui a travaillé, elle est la même que celle qu'il faudrait soustraire à la cyUn* drée pour abaisser sa température, sous la pression constante de l'atmosphère, jusqu'à sa valeur initiale; comme nous négligeons la contraction, cette transformation ramènerait précisément l'étal du corps au point B, où il possède le même volume qu'à l'entrée. Pour achever d'expulser les gaz brûlés, il faut emprunter à la machine une quantité de travail égale
1. Étude* Èur las moUun à gai tonnant. — Gauthier-Villars, 1884.
MOTBURS A GAZ
à celle que produit l'atmosphère peDdant l'entrée du mélange. La ligne AB peut donc disparaître du cycle, qui équivaut au cycle fermé BCD.
b. — Cycles à explosion avec compression. — Lorsque la première course directe du piston, AB, commence (flg. 48), le volume A^ d'une
partie des produits de la combustion antérieure remplit l'espace nuisible; AB représente l'introduction, dans le cylindrè,du mélange frais. Ladeuxième course est rétrograde, et comprime, suivant l'adîabatique BC, le volume des gaz emprisonnés dans le cylindre ; puis, l'explosion CD, qui se produit au début de la troisième course, élève la
pression et la température à volume
^e- *8 constant ; la troisième course accom-
pagne la ligne de détente DE (nous supposons que la détente soit complète) ; la dernière course expulse dans l'atmosphère une partie du mélange brûlé, ce qui reste est maintenu dans l'espace nuisible, dont le volume est A^A.
Le cycle théorique que nous substituons à l'opération commence et se ferme au point B, et cette substitution se justifie absolument conmie au numéro précédent; le contour du cycle fermé fictif remplaçant le cycle réel est donc BCDE.
c. — Machines à combustion et compression. — r Le cycle fictif de ces machines ne diffère en rien de celui des machines à air chaud à foyer intérieur (Hock, Brown, Bénier, etc.), examinées au numéro 92; il comprend (%. 49), une aspiration de gaz et d'air AB, la compressioD du
volume A^ + Afi dans l'espace nuisible suivant l'adiabatique 8C; puis le mélange brûle progressivement et non en masse, ce qui produit la ligne d'échauffement sous pression constante CD; la ^ détente adiabatique, DE, supposée complète, est suivie de l'expulsion
j , des produits ; cette dernière opé-
P'ï- *9 ration est indiquée au diagramme
in travail par la ligne EA, mais, par un raisonnement identique à celui
