DES MACHINES A VAPEUR A BASSE PRESSION

L'unité dynamique adoptée par les constructeurs anglais pour évaluer la force des machines à vapeur, et qu'ils nomment horse-power, force de cheval, équivaut au travail de 33,000 livres avoirdupois élevées à 1 pied dans une minute. L'unité de travail de ces machines ou le cheval-vapeur est donc une valeur fictive, de beaucoup supérieure à celle du travail d'un cheval moyen vivant. Cette différence provient de ce qu'à l'époque où Watt substitua la machine à vapeur aux chevaux <le manège employés dans les brasseries de Londres pour faire mouvoir les meules à écraser le grain , on l'obligea à donner à ses chevaux- vapeur une force égale à celle de chevaux très robustes, choisis exprès pour comparaison , et qui , n'ayant travaillé que peu de temps, avaient élevé en une minute 33,000 livres à 1 pied de hauteur.

Le travail mécanique ou l'effet utile d'une machine à vapeur se mesure par la pression exercée par la vapeur sur le piston , multipliée par l'espace que

constructeurs s^cvertuent à inventer quelque chose en ce genre. Mais une autre partie de l'appareil réclame plus impérieusement encore les tentatives des mécaniciens, c'est la chaudière, qu'il conviendrait de rendre moins volMmineuse et plus ca*pable de produire, sans inconvénients, de la vapeur à une tension élevée; le poids et le volume de tout l'appareil seraient considérablement réduits par l'adoption du système de machines à moyenne pression, et peut-être qu'alors, pour un léger bénéfice, , on ne songerait plus à sacrifier les avantages de précision et de durée des machines équilibrées par les balanciers.

SO (IHAF. II. — APPAREILS A VAPEUR MARIlfS*

parcourt ce piston pendant Tunité de temps, déduction foite des pertes de force*^ occasion nées par les frottements qu^éprouvent dans leurs mouvements les diverses parties du mécanisme, par Timperrection du vide dans le condenseur, par le travail de la pompe à air, de la pompe alimentaire, etc. Ces pertes de force ou résistances nuisibles ^ qu on ne peut déterminer par des calculs rigoureux, obligent à recourir à l'expérience.

Nous ne. saurions mieux faire que de citer un passage du traité de la machine à vapeur, par John Farey, chap. 8, dans lequel se trouve la table adoptée par Watt pour les proportions de ses machines :

« Les machines de Watt , en bon état , sont capables d'exercer une force de 10 ^ livres (1) par chaque pouce carré de l'aire du piston , lorsque la vitesse est suflQsamment grande; mais On a jugé convenable, en calculant les dimensions des machines , de faire une large part à la probabilité qu'elles ne seront pas tenues dans le meilleur élat possible, de sorte qa*on a compté seulement sur environ 7 livres par pouce carré du piston* 9 A ce compte, il faut que 33 pieds cubes de vapeur passent dans le cylindre par minute et par force de cheval qu'exerce la machine. Cette dépense de vapeur est indépendante de celle qui est perdue à cause de l'espace vide que laisse le piston à chaque extrémité du cylindre, et de celle aussi qui se perd par les garnitures et la condensation.

D La table suivante a été faite d'après trois machines modèles, de 10 , 20 et 40 chevaux, indiquées par Watt, les machines d'autres dimensions étant calculées d'après les mêmes proportions. L'auteur a rencontré des exemples de machines faites par Watt et Boulton durant leur patente , qui sont indiquées par une * dans la table : elles en forment une partie considérable, et, comme elles sont proportionnées aux autres, on peut considérer cette table comme la règle exacte établie par Watt et suivie dans sa pratique. »

(i) La pression de Tatmosphère , mesurée par une colonne de mercure de SO pouces anglais (76 centimètres) , équivaut à environ 15 livres ou plus exactement à 1&.7 livres avoirdupaii par pouce carré (l.OSS kilogramme par centimètre carré). •

C0AF. II. — AVPAMIU A YAFBUH VAMITS.

TABLE 1'^. -* Dimensions des cylindres et vitesses des pistons des machines

à double effet de fFatt»

Force

de cheral.

Cylindre.

Diamètre

en pouces.

Sorlaee

en pouces carrés.

Coups de piston.

Loi

ngoeur

la coone en pieds.

Nombre

p«r minute.

Fieds

parcourus

nar mmute.

Pieds

enbes

de vapeur

minute.

PpcssIod réelle

par pouoe

carré

da

piston.

Pieds cubes de Tapeur par bbIbqIo

et par

force de obérai.

Force

réeUe

enUrres

éprouvée

par le piston.

* 12 iti

hi

àk

52 aUP. It. — APPARBIL8 A VAPEUR MAElNg.

« Il parait , d'après cette tal)le, que Watt adopta que la dépense de vapeur » pour chaque machine était proportionnelle à la force qu'elle exerçait : car,

V dans la plus p^ite, on emploie 33.7 pieds cubes de vapeur par minute pour » une force de cheval, et , dans la plus grande, 33 pieds cubes. Cela se rap^ » proche suffisamment de la pratique pour évaluer généralement la dépense 9 de vapeur à 33 pieds cubes par minute et par cheval.

V Et alors la pression effective sur chaque pouce carré du piston sera de » 6.944 livres par pouce carré, ou (X*78S4=) S.454 livres par pouce circu- » culaire , et chaque pied cube de vapeur élèvera 16 pieds cubes d'eau à la 9 hauteur de 1 pied.

9 Les machines faites à la manufacture de Soho, pendant quelques années 9 après que Watt se fut retiré des affaires , continuèrent à avoir leurs propor- » tions sur son échelle, quoique la construction des machines eût éprouvé 9 beaucoup de changements. Ces dernières années il est devenu ordinaire » parmi les constructeurs de machines de proportionner les pistons pour » qu'ils agissent avec une course plus courte que celle déterminée par l'échelle 9 ci-dessus; par exemple, la machine de 40 chevaux de Watt et Boulton se » fait maintenant avec un cylindre de 32 ~ pouces de diamètre et 6 pieds de ^> course; leur machine de 80 chevaux, avec un cylindre de 44 | pouces de 9 diamètre et 7 pieds de course, et leurs machines de petites dimensions au 9 dessous de 20 chevaux agissent avec des courses fort courtes. Cette dévia- » tion de l'échelle de Walt permet de placer la machine dans un plus petit

V espace , demande moins de matériaux pour sa construction , et conséquem* 9 ment coûte moins cher aux fabricants* Mais l'opinion générale des ingè- » nieurs les plus expérimentés est que le travail le plus parfait sera atteint » avec autant de longueur pour la course du piston que la convenance le r^ permettra, et, lorsqu'ils désirent faire une machine excellente, ils sui-

9 vent l'échelle de Watt. *

Dans ce qui précède il n'est question évidemment que des machines fixes établies pour l'industrie manufacturière. Les machines locomotives appliquées à la navigation s'écartent encore plus de la table ci-dessus , en considération des difficultés locales qui empêchent de donner une course assez grande au piston. Celte course dépasse ordinairement de très peu la longueur du diamètre du piston dans les machines à vapeur marines; et, pour la navi^ ( galion intérieure, elle est souvent moindre.

D'après les renseignements exacts que nous avons pu nous procurer sur les ( machines marines provenant des ateliers des plus habiles constructeurs an-

glaiSy MM. Maudsiay, Fawcett, Miller, etc., nous avons dressé la table suivante , qui se vérifle pour les machines employées sur les plus grands bâtiments construits jusqu*à ce jour.

La force des machines est évaluée, suivant la méthode anglaise, à raison de 33,000 livres avoirdupois élevées à 1 pied de hauteur par minute pour la force d'un cheval-vapeur, la pression utile sur le. piston étant estimée à 7 livres par pouce carré de sa surface , ou à 5.4978 livres par pouce circulaire.

Ainsi , en appelant d le diamètre du piston exprimé en pouces, et par N le nombre de pieds qu'il parcourt dans une minute , on a :

Force en chevaux- vapeur ou

iX3-M6X^XNX7»'"" 5.^978XcPXN

ou^ en désignant parn le nombre de coups de piston ou de révolutions deTarbre par minute , par c la course du piston , N étant égal à 2cn ,

5.A 978X^X2cyi .^.

Au moyen de Tune ou de l'autre de ces deux équations on déterminera, réciproquement, le diamètre du cylindre, lorsqu'on se donnera la force de la machine, et la vitesse que devra prendre le piston proportionnellement à la longueur de sa course :