MACHINES

dfe .

par mètre carré de

surface de chauffe

surface de chatiffe

IMeiaitr*» carrit.

Machines à voyageurs.

Id. mixtes.

Id. à marchandises.

Id. Engerlh (Nord).

Id. nouvelle.

La décroissance proportionnelle de la surface de grille est beaucoup moindre dans la nouvelle machine que dans les autres ; on peut donc la considérer comme étant, sous ce rapport, dans de meilleures conditions.

Les tubes ont la même longueur que ceux de l'Engerth, parce que, si l'expérience ne contredit pas le mérite de cette disposition, elle n'indique pas qu'une plus grande longueur soit indispensable.

II paraît, en effet, bien établi que les flammes produites par la combustion des gaz s'éteignent après quelques décimètres de parcours dans les tubes, et que celles qui sortent quelque fois par la cheminée proviennent de ce que ces gaz se rallument dans la boîte à fumée, par suite de leur combustion incomplète dans le foyer et de la présence de fragments de combustible incandescents dans la boîte à fumée; mais l'expérience n'a pas démontré que la température des gaz fût, à la sortie des tubes, trop basse pour être utile à la production de la vapeur.

Si la circulation de l'eau dans les générateurs est, comme

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tout porte à le croire, une conséquence forcée de la production de la vapeur et de Tinégalité de la température transmise par les parois métalliques exposées, soit au calorique rayonnant^ soit au ce:. tact des gaz chauds, tout ce qui est recueilli de la température produite par la combustion devient utile. 11 suffit pour cela que la transmission de la chaleur s'accomplisse dans des conditions qui aident à cette circulation. Or, aucune disposition n*est plus favorable à la circulation régulière de l'eau que celle du générateur des locomotives, parce que la transmission de la chaleur s'accroît progressivement, depuis l'extrémité des tubeS) où elle est la moins active, jusqu'à l'entourage du foyer, où elle a la plus grande activité et où se produit la plus grande quantité de vapeur. N'est-il pas évident que tout prolongement de dimension d'un générateur, qui aurait pour conséquence d'accroître la température de l'eau en enlevant aux gaz produits par la combustion toute la chaleur qu'ils contiennent, serait favorable à la production de vapeur et à l'économie du combustible ?

En considérant d'ailleurs Ténorme vitesse dont les gaz sont animés, la durée du contact dans cinq mètres de longueur est toujours trop faible pour qu'il y ait lieu de la diminuer, puisque l'expérience établit que cette longueur se prête à de grandes variations dans le tirage, et que, tout en assurant le refroidissement des gaz, c'est-à-dire, l'absorption utile de la chaleur qu'ils contiennent, elle n'est pas un obstade à leur vitesse d'écoulement (1).

(l) Nous ii*ayons jamais eu qu*ane confiance limitée dans les expériences intéressées, dans lesquelles la température du gaz a été mesurée à la sortie des tube de grande longueur. La Société industrielle de Mulhouse vient de faire des expérrences qui répandent, sur cette question, une lumière nouvelle. Cette température a été t. cuvée en moyenne de 254 degrés ; les tubes avaient

Reste la section des tubes considérée comme passage deis gaz brûlés. L'Engerth à 235 tubes, tandis que la nouvelle ma-chine en a 402; c*est près du double et c*est beaucoup : c^, il y a de bonnes raisons pour qu'il eu soit des orifices d'écoulement des gaz comme de la surface de^ chauffe; tout au plus la section des tubes serait-elle dans le rapport de la consommation en combustible; mais, eu serait-il de même avec la complète combustion qu'amènera, sans nul doute, Taugmen-. tation de la chambre de combustion (1). Bien qu€i nous nous

40 millimètres de diamètre de 2"" 60 de longaeur ; la houille brûlée étant de *770 kilog. par mètre carré de grille, e^ le foyer alimenté d'air par un ventilateur, à raison de H" 32*7 par kil. de houille, r. à d, aveè excès et refroidissement.

 quelle température se seraient élevés les gaz dans des tubes de 50 millimètres de diamètre, avec une combustion ùer^,%OQ kil. de houille par heure et par mètre de surface de grille et avec l'aspiration due aux échappements de vapeur dans la cheminée? On peut admettre, assurément, qu'elle aurait notablement dépassé la température de la vapeur à 10 atmosphères, qui est de 182 degr^ quand même la longueur des tubes eût excédé cinq mètres.

(1) Nous regrettons de ne pas être tout à fait d'accord, dans celte partie de notre travail, avec quelques points de vue présentés par l'ingénieur Wye- Williams, auquel nous devons l'excellent ouvrage sur la combustion du charbon, traduit par M. Bona Christave. M. Williams critique (chapitre 8 et 9) l'emploi des appareils tubulaires à deux points de vue : le premier, parce qu'ils distribuent inégalement entre eux les gaz produits par la combustion ; le second, I)arce qu'ils éteignent rapidement la flamme en la refroidissant. C'est l'oubli des principes qu'ils a si victorieusement établis dans les autres parties de son utile publication.

Un appareil à produire de la vapeur est parfait s'il effectue la combustion complète des matières et des gaz qui alimentent le foyer, et s'il n'envoie les gaz produits par la combustion dans l'atmosphère qu'après leur avoir enlevé la chaleur qu'ils ont acquise par le fait même qui les a produits.

Les tubes sont, sous ce dernier rapport, l'appareil réfrigérant le plus eflBcace; et, loin de s'en plaindre, il faut s'en féliciter. La critique ne peut porter que sur un seul point, à savoir si les gaz combustibles sont complètement cori- V: . verlis, avant d'entrer dans les tubes, en gaz incombustibles, c'est-à-dire désormais impuissants à produire de la chaleur. Mais c'est ^u foyer et à la chambre de combustion qu'il faut demander l'accomplissement des réactions chimiques par lesquelles on obtient ce résultat.

Or, non seulement rien ne-prouve qu'il faille, pour cela, de grands espaces et de longs parcoure de flamme, le costraire; semble même mieux établi {tau*

-vit '

soyons tenus dans les règles habituelles quant à la proportion de Iflt section des tubes à la surface de grille, nous nous demandoils s'il y a vraiment un rapport à établir entre ces deux dimensions élémentaires d*un générateur de locomotive.

Le combustible, élevé à une certaine température, dégage des gaz dont une partie est combustible; la combustion n*en produit que d'incombustibles. Si elle n'est pas complète, les gaz sortent du foyer, en partie combustibles, en partie incombustibles. Ce n'est pas l'élévation de la température qui a manqué aux premiers, puisqu'ils se rallument à la base de la dieminée au contact d'un corps incandescent, comme le gaz

fexpérience ; car, il ressort de Tobservation des faits que, plus la température estëleyée dans un foyer, plus les réactions constituantes de la combustion y ont de rapidité et d'intensité. L'espace, ici, ne joue qu'un rôle dépendant de Télévation de la température du foyer, de la vitesse d'introduction de l'air nécessaire à la combustion et des justes proportions dans les quantités relatives et nécessaires à l'accomplissement des réactions chimiques.

D*après ces principes, Tintrofluction de l'air à travers le foyer est une première condition ; l'introduction de l'air au-dessus du foyer en est une seconde. tinsnfQsance de l'air, dans le premier cas, donnant lieu à la production de l'oxyde de carbone, n'a pas les mêmes inconvénients que son insufRsance dans le second ; mais ici la difficulté de proportionner l'introduction de l'air aux besoins do la combustion est bien plus grande, à cause du refroidissement qoi résulte de son excès. Une vaste chambre de combustion et des intro* ducUbns d'air très-divisées nous paraissent la meilleure solution du problème.

Le reproche de transporter les gaz inégalement, c'est-à-dire d'avoir un courant plus rapide dans les tubes supérieurs, est également mal entendu s'il a pour conséquence qu'il faille renoncer aux tubes. Il est clair que les gaz suivent la ligne la plus directe entre les deux points où existe la plus grande iKflërenee de pression de l'air, c*est-à-dire entre le foyer et l'origine de la cheminée.

Mais cet inconvénient sera d'autant plus sérieux que le parcours sera plus court, c'est-à-dire les tubes moins longs. Avec une chambre de combustion spacieuse et une grande distance à parcourir du foye r à la cheminée, Tappe pn les tubes sera plus égal, et, sous ce rapport, l'augmentation de dimension de la chambre de combustion sera une source certaine de supériorité dans la transmission de la chaleur, la longueur des tubes restant la même.

hydrogène carboné servant à l'éclairage, c'est l'oxygène de Tair qui leur a manqué (1).

Si Texistence de la flamme ne prouvait pas que ht combustion s'effectue principalement au-dessus du combustible, le fait que nous signalons l'établirait. Du reste, personne ne conteste que la production de l'hydrogène carboné par la houille ne soit, dans un foyer, le prélude de la combustion, et que celle-ci ne s'accomplisse, dans ce cas, au-dessus du combustible.

. On est jnoins affirmatif quant à la région où s'accomplit la combustion du coke et la production de l'acide carbonique; la présence de l'oxyde de carbone au-dessus du combustible est cependant parfaitement établie, puisqu'il est facile d'en recueillir dans tous les foyers à l'extrémité de la cheminée, en épaississant la couche de combustible sur la grille; elle est encore démontrée par l'existence de la flamme qui s'élève au-dessus du coke. Cette flamme, d'une coloration et d'une ténuité très-différente de celle de la houille, est parfaitement perceptible dans les grands foyers à coke, par des yeux exercés, même quand ce combustible est très-pur.

Une autre preuve se trouverait encore dans les transformations successives en oxide de carbone et acide carbonique dont les gaz sont susceptibles, et qui ont été constatées par Ebelmen dans les hauts fourneaux.

Si, donc, il est démontré, par des preuves surabondantes, que c'est au-dessus du foyer, c'est-à-dire dans la chambre

(1) Nous faisons abstraction de Teau, des cendres et scories, qui sont des produits accessoires de la combustion dont ie rôle n*est pas efficace dans la production de la chaleur.

de combustion, que s*accomplissent principalement les actions chimiques et physiques qui doivent avoir, pour but la production des gaz incombustibles, le volume de celte chambre devient Tune des conditions les plus nécessaires à déterminer.

L'analyse saisit alors la possibilité de calculer le volume des gaz qui doivent entrer, se modifier et sortir de cet espace, abstraction faite, il est vrai, de leur raréfaction, qui dépend de la température du milieu et qui ne permet pas de le préciser parce que la température exacte n'est pas bien connue ; mais elle démontre la relation naturelle de la capacité de la chambre de combustion, qui est Tatelier où doivent se former les gaz incombustibles, avec la section des tubes par lesquels les gaz s'échappent.

Cette opinion semble, du reste, partagée par les ingé-r nieurs américains, d'après les dimensions relatives qu'ils ont données à la chambre de combustion et à la section des tubes,

dans les machines de récente construction, où ils ont eu en

vueTusage exclusif de la houille.

Lie volume d'eau dans le générateur nouveau est, par

mètre carré de surface de chauffe, dans le même rapport

que dans les autres constructions.

Quant au volume du réservoir de vapeur, il est dans le

rapport de décroissance de la moyenne indiquée au tableau

p. 48 ; c'est suffisant, mais ce n'en est pas mieux, car il y a

des inconvénients d'insuffisance d'espace, tandis qu'il n'en

est aucun dans un excès à cet égard.

La puissance mécanique produite par la vapeur dans le

générateur nouveau sera employée d'une manière beaucoup

plus avantageuse que dans l'Ëngerth, à cause de l'espace

offert daùs tes cyîindres à dette vapeur par mètre carré de surface de chauffe. La différence sera du simpte au double : à savoir, dans TEngerth, 668 litres par mètre carré de surface de chauffe, et dans l'autre, de 1,362 litres. C'est que, dans ce dernier cas , les cylindres qui servent à l'emploi de la vapeur sont beaucoup plus nombreux que dans le premier.

Dans le système ordinaire, il y a deux cylindres par machine, tandis que dans le nouveau il y aura quatre cylindres par véhicule. Ils seront beaucoup moins grands, mais le volume qu'il^ offriront à la vapeur dépassera le double de ce qu'il eist dans l'Engerth.

L'augmentation des dimensions du générateur, qui est facilitée par la distance des points de support, doit donner à ses facultés de production de vapeur des avantages considérables.

Le corps carré qui contient le foyer pouvant être augmenté en largeur, le foyer aurait une forme évasée par le bas, afin que le dégagement de la vapeur sur la paroi du foyer devienne plus facile, et que le renouvellement de l'eau sur la surface soit plus régulier.

On sait combien ces deux conditions sont importantes, à cause de la supériorité que l'eau a sur la vapeur pour conduire la chaleur et l'enlever aux parois du métal. Le contact delà vapeur n'empêche pas d'amener au rouge des surfaces que le contact continu avec l'eau entretient toujours à une température qui préserve le métal de toute altération. Que de foyers de locomotives portent la trace d'une température allant jusqu'aux ramollissement du métal, parce que la v^eur ne se dégage que difficilement dans l'étroit espace situé entre le

foyer et l'enveloppe, et de la difiBculté augmentée par les incrustations, qu'y éprouve la circulation de Teau (1).

Le passage de l'eau à la partie inférieure du foyer vers l'origine des tubes sera également facilité puisque, non-seulement il n'y aura pas, en cet endroit, l'étranglement habituel, mais que l'espace y sera au gré du constructeur. La circulation de l'eau, qui se dirige toujours vers les points où la température est la plus élevée et où la production de vapeur est la plus abondante, s'accomplira en partant de l'extrémité des tubes ; elle suivra la partie inférieure du corps cylindrique pour remonter le long des parois du foyer, de teUe sorte que ce phénomène important, sans lequel la puissance de vaporisation d'une surface métallique est incomplète, atteindra ses effets normaux.

De l'ensemble des dispositions décrites ci-dessus, nous attendons les résultats suivants : A la vitesse de 16 kilomètres à l'heure, le nouveau générateur convertira en vapeur 28 kilog. au moins d'eau par mètre carré de surface de chauffe, soit en totalité 10,360 kilog.; l'effort de traction qu'il pourra maintenir sera de 12,500 kilog.; et le poids qui pourra être remorqué par cette force mécanique sera, sur une rampe de 50 °^/°*, de (12500/58) 216 tonnes. Le générateur pesant 62 tonnes, il en restera 144 pour le train, qui portera ainsi 100 tonnes de poids net. Le poids qui paie sera au poids total comme 46 à 100. Cela se réduira, sur une rampe de 60 m/m, à 184

(1) n n*y a rien, dans ces faits, de contraire à la loi qui régit la température de la vapeur en contact avec l'eau. II suffit que, par une disposition spéciale, la vapeur s'isole momentanément de l'eau pour que la transmission de chaleur se raleiftisse en cet endroit, et que le métal s'échauffe et s'altère. Ne voit-on pas souveiit la chaudière rougir à partir du point od l'eau manque?

tonnes de poids total, à 122 de poids de train, et à 80 tonnes de poids utile. Ce poids sera encore au poids total comme 44.5 à 100.

Des générateurs de poids plus faible ou plus considérable pourront desservir un trafic plus faible ou plus étendu, suivant les besoins de la circulation : car le matériel porté sur châssis mobiles se prête, sous ce rapport, à de meilleures conditions que le matériel dont les essieux et le mécanisme sont assemblés d*une manière rigide au châssis qui porte le générateur.