RÉSUMÉ ET CONCLUSIONS SUR LES IIACULNES A VAPEUR

la difTérence constatée est relative aux circonstances sous lescjuelles s^effectue la dépense de la vapeur.

Pour les machines à ]*état moyen d'entretien, et dont la distribution est convenablement réglée, on peut admettre que le coefficient Y est habituellement compris entre 0,75 et 0,80 ; mais il faut bien remarquer qu'il est susceptible de descendre beaucoup plus bas que 0,75, de se réduire même, en quelque sorfe, indéfiniment dans certaines circonslances ; par exemple, s'il exisle quelque dùrcctuosilé essentielle dans le règlement de la distribution ; ou bien encore s'il exisle, soit au piston, soit au liroir, quelque fuile importante mettant en relation directe trop facile la chaudière et le condenseur. On comprendra que, dans ce dernier cas, il se fasse une dépense exagérée de vapeur qui aura deux effets nécessaires, l'un une réduction de la pression de marche, Taulre une augmentation de la contre-pression, due à réchauffement du condenseur. Les circonstances propres à diminuer le coefficient y sont, en général, toutes celles qui pourront diminuer la pression motrice ou augmenter la contre-pression. Telles sont les pertes de chaleur qui se font entre la chaudière et la machine, et dans le cylindre même; les chutes de pression qui se font au passage de la vapeur par des orifices étroits, soit à la soupape à gorge, soit aux lumières de distribution ; un mauvais règlement de la distribution qui retarde la production de la pleine pression sur une face du piston, et celle du vide sur l'autre face, les fuites par les joints, etc.. On rapprochera donc les chaudières de la machine; on emploiera les doubles enveloppes ; on évitera l'emploi des très-hautes pressions; on veillera à réduire les éliages de vapeur; on évitera les marches trop lentes, etc., etc.

(861) En admettant les valeurs extrêmes indiquées aux numéros précédents, savoir :

on trouvera dans Te premier cas :

-lt* = 1 . 85, et la valeur inverse r-^ = 0 . 545. . . Py * "*•*

482 COURS DE HAGIIINES.

et dans le second cas :

-T— î = 1 . 42, el la valeur inverse y^ = 0.71.

P7 1 -ha

Ces nombres supposent^ on le répète, un état ordinaire d'entretien, c'est-à-dire toutes les parties des machines convenablement graissées, la dislribulion assez bien réglée et les \omis su ffisamment étanches.

Ces suppositions sont formulées d'une manière un peu vague, qui est dans la nature des choses; les coefGcienls varient, en eflef, non-seulement d'une machine à une autre, mais encore, pour ubc même machine, d'un jour à l'autre, et, en quelque sorte, d'un instant à l'autre. On ne peut donc leur assigner de valeur numérique précise. On doit accepter les nombres indiqués comme des espèces de grosses moyennes^ dont il faut concevoir que Ton pourra bien s'écarter dans chaque cas particulier, et dont on s'écartera assurément toutes les fois qu'on ne veillera pas avec soin à l'entretien de l'appareil.

Sous ce rapport, le coefllcient y se distingue essentiellement des deux autres, en ce que ceux-ci ne varieront, dans une machine donnée, que dans la mesure des variations qu'éprouve le coefficient de frottement, selon le soin apporté au graissage, tandis que le coefllcient Y peut, comme nous venons de le dire, se réduire dans les limites les plus étendues, si les joints ne sont pas étanches ou si la distribution est incorrecte. Je crois qu'il n'y a rien d'excessif à supposer que, pour un appareil entretenu sans soin, ou mal réglé, on pourra augmenter de moitié les frottements et doubler au moins Técart entre la force théorique de la machine et sa force indiquée.

Dès lors, si l'on adopte la première série des valeurs numcj iques posées ci-dessus, on trouvera :

P'=l^|(l-P) = |p- 1^0.70 ^==1^2(1— -y) =:2y — 1 = 0.50, et Ton en déduira

hÈSUMÊ ET CONCM'SIO.NS SIR LES M.\CUI^ES A VAPEUR. 4»3

Si Ton rapproche le chilTre 0,30 du chiffre 0,54 indiqué plus haut, on en conclut une réduction de -^ — n"^T"^~» ^" ^^ "** P* ""/o»

entre la puissance que peut présenter une même machine fonctionnant dans des conditions en apparence identiques, selon son état réel d'entretien et de règlement.

C'est là un Résultat qui n'a rien d'excessif, et qui ne se rencontre que trop souvent dans la pratique.

Ces grands ëcarls possibles dans la puissance d'une machine, selon qu'elle est, ou non, en bonnes mains, motivent la pratique suivie par certains constructeurs de donner aux machines sortant de leurs ateliers une force réelle notablement supérieure à celle pour laquelle ils les livrent ; ce qui revient à dire qu'ils adoptent, implicitement, pour a une valeur supérieure et pour 3 6t y des valeurs inférieures aux moyennes indiquées ci* dessus. Ils se réservent ainsi une certaine marge qui leur permet de donner satisfaciion à leurs clients, quand même ceux-ci n'apporteraient pas à l'entretien de leurs appareils tous les soins désirables.

C'est ce que pratiquait Watt lui-môme ; lorsqu'il vendait une ma* chine de tant de chevaux, il était entendu, entre lui et ses aclieteurs^ qu'il leur livrait une machine qui remplacerait le même nombre do chevaux vivants employés précédemment par eux à leurs manèges, et c'est là l'origine de l'unité de force appelée encore aujourd'hui le cheval-vapeur \ mais, en adoptant, comme il le faisait, un travail de 75 à 76 kilogrammètres par seconde, Watt se donnait une marge considérable, puisqu'un cheval vivant n'en produit pas plus de 50. (Voir tome l*',nMO.)

Au point de vue commercial , ce système peut très-bien s'expli-* quer ; il sera même convenable, en projetant une machine, de se préoccuper, si on les connaît à l'avance, des conditions plus ou moins favorables dans lesquelles elle pourra se trouver placée, au point de vue de la facilité ou du soin de l'entretien et des réparations.

Peut-être aussi n'cst-il pas mauvais, sinon pour le constructeur de la machine, tout au moins pour l'industriel qui doit s'en servir, de la calculer avec une certaine marge, en vue des compléments que

m COUUS DE M.vaili>'£S.

les progrès de l'industrie [conduisent fréquemment à apporter à un outillage donné.

Mais nous n'avons pas à nous arrêter ici à cet ordre d'idées, et nous devons nous borner aux considérations techniques relatives à une machine motrice d'une force déterminée, et non à celles qui sont relatives à cette détermination.

(86S) Étude d*iiii génératenr d*ane pnlasanee de vaporiaacloii

donnée. — Nous vcnons de voir comment, étant donné le travail que nous avons besoin d"avoir disponible sur Varbre du volant^ travail mesuré soit par une quantité T^, exprimant le nombre de kilogrammètres à développer dans un temps indiqué quelconque, soit par une quantité N correspondante, donnant la force en chevaux de 75 kilogrammètres par seconde, nous déterminerons soit le travail T,. (1 H- a), ou N(l -t- a), à transmettre àce mèmearbre^ soit /a force

indiquée ^, ou — ^--r -, à obtenir sur le piston, soit enfin

la force théorique -^^-z -, ou — —r- .

Py Pï

On peut dire indifféremment, d'après ce qui précède, que la force théorique d'une machine à vapeur n'a qu'un rendement marque

par la fraction t — - — , ou qu'un travail utile disponible correspond

à une dépense de Iravail moteur théorique, supérieure à ce travail

utile dans le rapport marqué par le nombre entier ou fraction-

. l-ha naire — r — .

Pï

Qu'on présenle le résultat sous l'une ou l'autre forme, on arrive à cette conclusion que nous devons regarder comme connue, dans chaque application particulière, la dépense théorique de vapeur à faire pour obtenir sur le volant le travail dont on a besoin,

11 conviendra que le générateur soit étudié à son tour, de manière à fournira cette dépense facilement, et sans avoir aucunement besoin d'être surmené.

(863) Désignant par 0 le poids de \apcur qui corricspond à

nÉSUMÉ ET COXCLCSIOXS SUR LES MACHINES A VAPEUn. 4^5

celte dépense théorique pour une unité de temps qiiclconqiie, une heure, par exemple, on devra demander à la chaudière un poids Q' > Q, pour tenir compte de toutes les pertes de vapeur qui se font, soit parles condensations dues au refroidissement depuis hi chaudière jusqu'au piston, soit par les fuites que présentent les joints divers de la chaudière et de la conduite de vapeur ou qui se produisent par le jeu des soupapes de sûreté.

On posera donc Q' = Q (1 H- S), 8 étant un terme de correction relatif à ces condensations et à ces fuites. On aura à considérer cette quantité 3 comme d'autant plus forte que les générateurs seront plus éloignés de la machine, que les appareils seront moins bien protégés par les refroidissements, que l'on marchera a de plus fortes pressions, et que les appareils se trouveront en moins bon état d'entretien.

La quantité 3 pourra varier depuis quelques centièmes jusqu*â 15 ou 20 p. 7o« ou au delà, et même souvent beaucoup au delà, pour les cliaiidiëres tubulaires analogues à celles des locomotives ; on conçoit d'ailleurs qu'elle puisse en quelque sorte s'augmenter indéfiniment, à mesure qu'une pression croissante et un état d'entretien moins soigné ajoutent à l'importance des fuites.

On pourrait dire que la quantité (ï comporterait encore elle-même une autre correction, à cause de l'eau entraînée à l'état liquide, lois du phénomène de l'ébullilion ; et cette correction pourrait, comme nous l'avons vu, varier notablement d'un générateur à un autre; mais comme d'une part l'eau entraînée n'emporte avec elle par kilogramme qu'une faible partie de la chaleur qu'emporte un kilogramme de vapeur, et qu'une portion de cette chaleur peut revenir à la chaudière lorsque les choses sont disposées pour que la. vapeur condensée y fasse retour elle-même, il nous paraît que dans, la plupart des machines fixes il est inutile de considérer spécialement ces deux causes distinctes de correction, et l'on peut comprendre dans le terme (1 4-2), qui varie par simple appréciation depuis la valeur 1,05 jusqu'à 1,25 (selon les circonstances) l'influence des pertes de vapeur et de l'eau entraînée à l'étal liquide. Ce qui est vrai pour une machine Ilxc peut ne pas l'èlrc pour une locomotive, lorsque la vaporisation de la chaudière y atteint une

486 COUltS DE MACHINES.

1res grande activité. L'eau entraînée peut s'y élever alors à 30 p. 100 el plus. 11 en résulte la nécessité d'alimenter plus aclivement, mais la dépense de chaleur est loin d'augmenler dans le même rapport. On peut donc, même dans une locomotive, en augmentant 8 de quelques centièmes, prendre la quantité Q' comme représentant la quantité de vapeur à produire et procéder sur celle base 5 l'étude du générateur.

(864) Nous savons que ce problème n'est nullement déterminé, quant au choix du type de ce générateur, attendu qu'un type quelconque bien proportionné peut réaliser à peu près le môme effet ulile pour un combusiible donné, les différences d'un type à l'autre pouvant, en quelque sorte, s'effacer, si l'on a le soin de prendre toutes les précautions propres à réduire les pertes par rayonnement direct ou par conductibilité. On se guidera donc, dans le choix â faire, par des motifs particuliers, en ayant égard aux observations présentées dans le chapitre précédent.

Le type une fois adopté, il ne restera plus, pour terminer Pavantprojet, qu'à en déterminer les dimensions essentielles.

A ce sujet, deux observations doivent être faites.

En premier lieu, nous avons vu au chapitre xxi (n"" 759 à 764) que les différents éléments qui concourent essentiellement au phénomène de la vaporisation, comportent des variations simultanées, qui peuvent enire certaines limites ne pas affecter sensiblement le résultat économique final, c'est-à-dire la quantité de vapeur produite pour la consommation d'un kilogramme d'un certain combustible déterminé ; de sorte qu'on ne doit pas s'attendre à ce que chacun de ces éléments soit susceptible d'une détermination précise et mathématique, comme le serait, par exemple, celle du diamètre d'un piston à vapeur sur lequel on voudrait que la vapeur, à un nombre donné d'atmosphères, exerçât une pression totale donnée.

La seconde observation porte sur ce point que ces éléments, outre qu'ils ne sont pas susceptibles, pour chaque cas particulier, d'une détermination individuelle précise, ne sont même connus, dans leur valeur moyenne, que d'une manière purement empirique.

Il résulte de ces deux observations que pour résoudre, d'une nria-