AL=PO

<T. - T,)' Ti

L'expression du rendement se trouverait facilement en divisant Q par AL; on pourrait aussi, en considérant T, et 9 comme les données de la question, trouver la température T, qui procure le rendement le plus élevé, 00 trouve:

Cette recherche n'est cependant d'aucune utilité, car les cycles dés machines réelles diffèrent notablement de celui que nous avons admis.

Si l'on visait à donner à ta machine une activité aussi grande que possible, sans se préoccuper de la dépense de travail, il faudrait évidemment rendre Q aussi grand que possible, c'est-à-dire abaisser T,, ce qui entraine l'augmentation de T, ; il faudrait donc comprimer l'air à une pression de plus en plus élevée.

178- — Le cycle que nous avons considéré présente, au point de vue du r,endement, un défaut capital : celui de rejeter la chaleur à use température supérieure à T., en entraînant une dépense de travail inutile; les lignes de transformation B,G,, C, c\ seraient avantageusement remplacées par la compression isothermique B, c\ mais ce résultai ne peut être obtenu qu'en refroidissant l'air d'une manière efficace pendant la compression même. Pour y arriver, on emploie deux moyens : on entoure le cylindre et les fonds du compresseur d'une enveloppe à circulation d'eau froide, et on injecte de l'eau dans un état très divisé à l'intérieur du cylindre ; chacun de ces moyens peut aussi être employé seul.

On ne parvient cependant pas à effectuer la compression sans accroissement de température, mais on abaisse l'exposant k de la courbe de compression :

Le refroidissement complémentaire dû à l'échangeur ne contribue pas seulement à améliorer le rendement : il condense la vapeur d'eau qui sature l'air comprimé, ce qui diminue la formation du givre dans les lumières du cylindre de détente. Cette formation est la difficulté contre laquelle on a toujours à lutter dans les macliines basées sur la délente de l'air ('). Il est à peine nécessaire de faire remarquer que le fonctionnement de l'échangeur est en pratique beaucoup moins satisfaisant que ne le suppose sa conception théorique.

178. — Cavses de perte de rendement. — L'influence de l'espace nuisible du cylindre de détente peut être annulée par une compression convenable, obtenue en fermant l'échappement de l'air froid, mais le cybndre est un peu plus grand que si l'espace nuisible n'existait pas; dans le compresseur, l'espace nuisible reste plein d'air, qui se détend pendant la course d'aspiration, et qui diminue la capacité de l'appareil. L'inSuence des espaces nuisibles se traduit donc finalement par une légère augmentation des résistances passives (*), mais cette perte est négligeable à côté de celle qu'occasionne l'humidité de fair.

Le cycle de Carnot ne serait pas affecté par la proportion d'humidité plus ou moins grande contenue dans le Suide travailleur, dont \A nature importe peu, mais il n'en est pas de même du cycle ouvert, car la condensation de la vapeur d'eau qui sature l'air au moment oii il est admis dans le détendeur, et la congélation de cette eau, dégagent une certaine quantité de chaleur qui limite l'abaissement de température.

L'air aspiré par le compresseur à la température ambiante renferme une certaine proportion de vapeur d'eau, atteignant au maximum celle qui correspond à la saturation sous la pression atmosphérique. La compression iaolhermique diminue le volume de l'air, et celui-ci se sature de plus en plus ; si on pousse a'ssez loin la compression, la vapeur se condense, et à partir de ce moment, le poids de vapeur que peut contenir l'air diminue proportionnellement à son volume.

L'eau provenant de la vapeur condensée pourrait toujours être écartée au moyen de purgeurs bien disposés ; il est a remarquer, du reste, que la quantité d'eau que l'on injecte dans le cylindre compresseur lui-même,

1. Minutet af Proceediage of llte Institution o/ C. E. t. XXXVII, 1871. Mechanical produc;tlon ofCold, by A.C. Kirk, t. LXVIII, 18M, mémaire de Coleman sur le même sujet,

2. Théorie des machines à^id, par M. Ledoux, Ingénieur des mines. Annates des mines, > série, t. XIV.

306 ArrABEiLS frigoripioubs

s'y congèle ; ils se couvrent d'une couche de j;lace compacte qui nuit à l'absorption. Malgré cette circonstance défavorable, les machines à ammoniaque et à acide sulfureux luttent avantageusement contre les machines à air dans la plupart des cas, à cause de leurs rendements supérieurs, et les machines à air sont de plus en pins réservées à quelques apphcalions spéciales.

■ Ainsi, à bord des navires, il serait gênant et dangereux d'emporter et de manipuler des provisions d'acide sulfureux, d'ammoniaque anhydre, d'étber, etc. ; d^ailleurs, les cales doivent pouvoir admettre une cargaison quelconque, et dans ces conditions il serait dîfScile d'y monter le luyautage compliqué destiné à la circulation du liquide froid. La machine à air a donc été jusqu'aujourd'hui employée dans la marine, on ne peut guère citer que quelques exceptions récentes à c^tte règle (').

Lorsqu'on dispose d'une canalisation d'air comprimé refroidi (comme celles de Paris, d'Offenbach, etc.), l'appareil frigorifique proprement dit se réduit au cylindre détendeur ; celui-ci accomplit nécessairement uin certain travail, qui peut être employé à restituer à la canalisation un certain poids d'air, toujours inférieur à celui qui a été dépensé. E^ supposant nulles les résistances passives, la détente et la compression étant adiabaliques, les poids en question seraient dans le rapport de ta température finale absolue à la température initiale dans le ^cylindre de détente.

Plusieurs moyens sont employés pour éviter les inconvénients des dépôts de neige dont il a été question au n' 178.

Bell et Coleman ont recours à la condensation aussi complète que possible par la méthode du refroidissement préalable. L'air comprimé se refroidit par une aspersion d'eau dans une colonne qu'il parcourt en ïnontant, l'eau est séparée dans une colonne descendante et recueillie par un purgeur automatique. L'air se rend ensuite au faisceau tubulajre, qui joue le rôle d'échangeur; ce faisceau est traversé, à l'extérieur des tubes, par l'air quittant la chambre froide; l'air comprimé est enfin admis au détendeiu', et s'échappe dans la chambre froide.

Dans les machines de Lightfoot, on a recours, pour obtenir la condensation de la vapeur d'eau, â une première détente préalable ; enfin, dans

1. J. et E. Hall, promoteurs et constructeurs de machines à air, viennent de pourvoir les paquebots Britannic et Germanie de machines h aoide carbonique,- ce corps présente l'avantage de réduire l'encombrement; il n'attaque pas le cuivre, les condenseurs à surface peuvent donc être oonslruits au moyen de ce métal bon coDduoteur. Engineering, I8BI, !• sem. p. tS,

Maciunes a vapear iiqneoaDie c;

180. — Machines à compression. — Ces machines comprennenl un récipient F, figure 126, jouantle rôle de chaudière, dans lequel le fluide travailleur soustrait la chaleur à la solution incongelable qui y circule et s'y refroidit. En sortant du serpentin noyé dans le récipient F, le fluide

1. D'après un essai de M. Scliroeter (Untersuchungen an Kaeltem&schinen verschiedener Système, 1" rapport, Munich, Oldenbourg, 1887) les principaux résultats d'une machine de Bell-Coleman établie dans une boucherie de Hambourg, sont :

Puissance en chevaux indiqués an cylindre à vapeur. . Sfi.IS — an compresseur . . , i28,85

— — —au détendeur. . -

Température centigrade à l'entrée du compreaseor.

— — à la sortie

.- — — àl'entréedncïliudredcù'.Lci.Lo 19,00

— — à la sortie — 47,00

Pression e&ective, environ 3 kgs par cm. car.c.

L'effet de ta machine est évalué en remarquant que l'air refroidi à la température — 47* absorbe, pour remonter ft la température ambiante ou 19', 3, une quantité de chaleur que l'on obtient en multipliant le poids de l'air qui traverse les cylindres par l'élévation de la température et par la chaleur spécifique de l'air & pression constante; on obtient ainsi 37L calories par cheval indiqué au cylindre à vapeur, résultat notablement inrërieur à celui des machines du paragraphell.

t. La première machine de ce genre a été produite par Perkins, en 183S.

.dbyGoOgk

OUS APPAREILS FBIGOHIFIÛUES

travailleur, à l'état de mélange de liquide et de vapeur, est asp irê par une pompe C, qui le comprime et le refoule sous pression dans u n

Fig. 116

réfrigéranlou condenseur à surface R, ramené, par une circnlalioQ d'eau, à la température ambiante ; le corps que renferme la machine est liquéfié par son passage dans ce ré^gérant, sous l'effet de la température et de la pression ; il est admis, dans cet état, au cylindre de détente e, d'où il s'échappe à l'état de vapeur à basse température, pour revenir dans le récipient F où il se retrouve à l'étal initial et recommence son cycle.

Les corps employés étant plus ou moins coûteux, ou toxiques, ou très irritants, les machines sont à cycle fermé. De plus, on supprime presque toujours le cylindre de détente, et le fluide retourne à son étal initial en passant par un appareil à étranglement; on perd ainsi un certain travail, car on pourrait associer un cylindre détendeur au cylindre de compression, comme on le fait dans les machines à air.

Pour les vapeurs saturées, la pression est toigours fonction de la température, on voit que le choix du fluide sera motivé par cette considération. Ainsi, on ne pourrait employer l'eau, qui.sous une pression très réduite, ne se vaporise qu'à des températures trop élevées pour le but que l'on poursuit.

Di3ilBedb,G00gle

dlU APPAREILS FRIGORIFIQUES

un cycle fermé, &|BCct, résultant de la superposition des deux diagrammes.

Pour l'écart de température admis (— 20° à + 20°) les pressions limites sont, pour les difTérents liquides, celles des lignes 2 et 6 du tableau; pour l'éther, le cycle tout entier est à une pression notablement inférieure à celle de l'atmosphère ; cette circonstance occasionne certaines difficultés, à cause des rentrées d'air.

Une trop grande pression amène d'autres inconvénients, à cause des fuites, et parce qu'il est difficile de l'atteindre, étant donné l'espace nuisible qui existe forcément dans tout compresseur.

On voit que les liquides qui se prêtent le mieux au fonctionnement des machines à produire le froid, sont : l'acide sulfureux, l'éther méthylique, le chlorure de mélhyle et l'ammoniaque. L'acide carbonique, malgré ses hautes pressions, est cependant employé, (machines Halot^ Lebrun); l'éther, malgré l'inconvénient signalé, est employé dans les machines de Mackay; le chlorure de méthyle (machine Vincent) ell'é- Iher méthylique (machine Tellier) sont inflammables. L'acide sulfureux (machine Pictet) et l'ammoniaque (machines Linde, Fixary, Lavergne) présentent au plus haut degré les qualités que nous devons rechercher dans les cycles des appareils frigorifiques ('}■

18S- — Nous admettrons que le poids du fluide qui intervient dans le cycle de la figurelSC soit de 1 kilogramme ; la quantité de chaleur Q,, soustraite au corps froid, est celle nécessaire pour effectuer la transformation isothermique 6,B. La compression BC est supposée adiabatique ; la quantité de chaleur Qj, versée au condensfeur par le fluide qui se rend du compresseur au cylindre de délente, est celle qu'il faut enlever au corps pour eflfecluGr la transformation Ce,, pendant laquelle le titre diminue depuis ta valeur a;j jusqu'à zéro. Si on appelle T, et T. les températures absolues des deux sources, on aura, puisque le cycle est composé de deux lignes isothermiques et de deux lignes adiabatiques :

Q. — Q. ~ T. - T, Nous pouvons appliquer à la machine à vapeur les conclusions déjà formulées pour les machines à air idéales ; 0 est nécessaire, notamment, pour obtenir un effet utile élevé, de ne pas abaisserinutilement la tem-