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importance et digne de fixer l'attention des ingénieurs, qui ne doivent jamais perdre de vue que tout moyen de produire de h chaleur est un moyen d'avoir de la force et du travail, et qw la puissance industrielle d^un pays peut se mesurer par la quiatité de combustible qu'il utilise.

g s. — Rapport entre les consommations d'eau et de combustible. — SurfiKa

de cliauffe et de grille.

4» iMviiie. — En comparant la quantité de chaleur que développe la combustion de 1 kilogramme de houille, 8000 calories, à celle qui est nécessaire pour convertir en vapeur saturée i b température f 1 kilogramme d'eau prise à 0*, on aura la quantité d'eau que peut vaporiser théoriquement 1 kilogramme de houille.

La formule de M. Regnault L = 606^^,5+ 0,305 (, si nous supposons t= ISC" et, par suite, la pression de la vapeur saturée 4"*, 75, donnera L = 652'**,25.

Le nombre de kilogrammes d'eau cherché sera donc

Théoriquement^ 1 kilogramme de houille peut vaporiser 12 kilogrammes deau prise à 0*, 1 kilogramme d'hydrogène eo vaporiserait 44 kilogrammes.

Des expériences très-nombreuses ont été faites en Angleterre et en France pour déterminer exactement le rapport qui existait indttstriellemetit entre la quantité de houille consommée et la quantité de vapeur produite. Jamais on n*est arrivé au chiflfre indiqué par la théorie, parce qu'il y a toujours de la chaleur perdue, soit qu'elle s'échappe dans la cheminée avec les produits de la combustion, soit qu'elle demeure absorbée par le massif des maçonneries ou par le rayonnement des surfaces méulli-

COMBISTION, COMBUSTIBLES ET FUMIVORITÉ 205

ques. Nous devons, au sujet des expériences de cette nature, faire une recommandation : if ne faut pas, pour mesurer le volume d'eau envoyée à une chaudière, se contenter d'une appréciation basée sur le débit d'une vanne ou d'un tuyau ; il faut employer un compteur hydraulique parfaitement exact, ou mieux encore, faire passer l'eau dans des tonneaux jaugés et compter le nombre de tonneaux dépensés. On a quelquefois indiqué le chiffre de 10 kilogrammes, mais on ne saurait l'admettre comme normal ; celui de 9 kilogrammes peut à peine être obtenu dans des conditions exceptionnelles. La Société industrielle de Mulhouse, dans un concours ouvert pour reconnaître le meilleur type de chaudière, avait indiqué 7',500 comirie le chiffre minimum à obtenir. Les concurrents ont fourni des appareils vaporisant en moyenne 7*,34. 7*,40, 7*,56. Les houilles employées étaient de qualité médiocre. Avec des houilles d'excellente qualité, on n'a pas dépassé 8 kilogrammes. Dans des expériences faites en Angleterre, M. AVicksteed a obtenu 8^,55, 8'',42, 8^45. Dans la pratique générale, on doit conclure que 1 kilogramme de houille ne vaporise pas plus de 7 à 8 kilogrammes d'eau.

^'ous devons rappeler, d'ailleurs, ce que nous avons dit en parlant de la génération de la vapeur. Il ne faut pas confondre la vapeur produite avec l'euu enlevée à la chaudière, parce qu'une partie de cette eau peut avoir été entraînée mécaniquement avec la vapeur. Une chaudière peut consommer beaucoup d'eau et être détestable. Ce qu'il faut mesurer dans chaque cas, c'est la vapeur sèche, utilisable dans les cylindres, et non point la vapeur humide et saturée d'eau.

Sarfaee de chaarTe directe cl Indirecte. — La SUrface de

chauffe directe et indirecte est la partie de la surface de la chaudière directement exposée au rayonnement du foyer; la surface de cliauffe indirecte est la partie qui n'est que léchée longiludinalement par les flammes du loyer et les gaz qui font suite à ces flammes.

Ces deux surfaces n'ont point la même valeur au point et vue de leur faculté vaporisatrice ; mais dans beaucoup de chaidières il est très difficile d'établir le point précis où cesse la surface de chauffe directe et où commence la surface de chauffe indirecte. Un bouilleur environné de flammes doit vaporiser autant qu'une partie de chaudière directement <iposée au rayonnement du foyer ; mais quand la flamme de* vient fumée, la puissance de vaporisation doit être très-modifiée.

Dans les locomotives, il n'y a pas d'hésitation h avoir : le foyer constitue la surface de chauffe directe ; le faisceau tubulaircb surface de chauffe indirecte.

' EzpéHcnees de H. «nihaM. — M. Graham a fait en An^i^ terre des expériences pour déterminer le rapport des p>ih voirs vaporisateurs des deux natures de surfaces de chaude. Il a placé à la suite Tune de Tautre trois chaudières oliodriques exactement semblables : la première était placée andessus du foyer et représentait la chauffe directe ; les deni autres, léchées par la flamme du foyer, représentaient b chauffe indirecte.

Une série de onze expériences a permis d'établir que les pouvoirs de vaporisation des trois chaudières étaient, entre eux. dans le même rapport que les trois chiffres ci-après :

100, 54,70 et 16.

En ramenant ces chiffres à Tunilé de surface, on a trouve que :

La première chaudière avait vaporisé par mètre carré de surface de chauffe et par heure 74^,50 d'oau.

La seconde chaudière 25 ,85

La troisième chaudière 1 1 ,02

On voit que la loi de décroissance est rapide.

En réunissant ensemble la surface de chauffe directe el b

COMUUSTION, TOMBUSTIBLSS ET FUMlVllRITfi. 207

surface de chauiTe indirecte, on aiimeL qu'un mètre carré de surrace de chauffe vaporise par heure, avec un feu lenl, 15 à 20 kilogrammes d'eau ; avec un feu vif, 20 à 30 kilogrammes.

D'autres expériences, faites en vue de déterminer la loi de décroissance dans la puissance de vaporisation des chaudières, ont donné des résultats semblables, qu'on a pensé pouvoir formuler d'une manière géométrique en disant que :

Les quantités d'eau vaporisées par les dilTérenles sections d'une chaudière lubulaire vont en diminuant suivant les termes d'une progression géométrique, lorsque les distances de ces sections à la plaque du foyer croissent en progression arithmétique.

Us resterait à déterminer les raisons de ces progressions.

En fait, la décroissance est probablement plus rapide encore, et, ainsi que nous l'avons dit en décrivant les organes des machines locomotives, on a reconnu que l'on ne pouvait sans inconvénient allonger le faisceau tubulaîrc, et qu'au delà de 4 mètres cubes à partir de la plaque du foyer, la puissance de vaporisation était à peu près nulle. Nous indiquerons dans le chapitre XV les résultats d'expériences faites au chemin de fer du Nord pour délerminer la valeur de vaporisation des diverses parties d'une chaudière de locomotive.

Qmotllé de hvallle par force de cheval el par heure. — On 9

pris l'habitude d'apprécier la valeur d'une chaudière par la notion de la quantité de combustible dépensé par force de cheval et par heure. Nous ne pouvons que répéter ce que nous avons dit au sujet de la valeur de la force du cheval- va peur, Rien n'étant plus arbitraire que cette évaluation, il est évidemment mauvais de la prendre pour point de départ et pour terme de comparaison ; dans tous les cas, il faut avoir soin d'indiquer tout d'abord quelle valeur en kilogram mètres on entend donner au cheval-vapeur. En prenant le chiffre de 75 kilogram métrés ,

on peut noter les chiffres ci-après pour la consommation

moyenne par cheval et par heure :

MAOranS DB COftMOUÀlLLIS.

Période antérieure à 1780 iO à iS bloc.

TraTaux de Watt 4à5

Période actuelle iài

On a même indiqué pour certaines machines 0^,60 par cheval et par heure. Nous ne croyons pas à cette consommatioo minima ; on doit s'estimer heureux de ne dépenser que 1 kilogramme.

I1ÂCHI1IE8 oaDDunuss. — réaioDB actublu.

Grands moteurs au-dessus de 100 chetaux 1 à i kilog.

Machines moyennes au-dessus de 50 à 50 cheraux. . i i 4 Petites machines au-dessus de 9 à 10 chcTaux. . . 3 à 6

Les chiffres cités pour la consommation des machines ne doivent jamais être acceptés sans examen, et il est indispensable de savoir dans quelles circonstances ont été faites les observations. On doit considérer comme insuffisantes, au point de vue pratique et presque toujours comme exagérées en moins, les indications résultant des observations faites par un ingénieur dans une courte expérience. En pareille occurrence, U machine est Tobjet de soins exceptionnels ; le feu est conduit avec de grandes précautions ; le graissage des paliers est im^ prochable ; bref, on est en dehors des conditions de la pratique. Pour avoir des résultats concluants et utiles, il faut prendre ii consommation pendant un long espace de temps, pendant phh sieurs mois si la chose est possible. U faut aussi savoir quel i été le mode d'appréciation de la quantité du combustible, au volume ou au poids ; les appréciations à la mesure sont ircr inexactes, et cependant c'est souvent à rheclolitre qu Wapprécie la quantité de houille consommée tandis qu'on parle d'un rendement en kilogrammes.

Enfin, lorsque Ton parle de la consommation d*uoe machine,

COMBUSTIOS. COMBUSTIBLES ET FUIIIÏOBITÉ. 2f.a

il faut encore préciser ta nature et h provL-nance du combustible; une chaudière qui brûlera 1 kilogramme de houille anglaise de première qualité pourra ètic Irès-inltTieure à une autre chaudièie qui consommera 2 kilogrammes de houille, mais se cOHtenlcra du tout venant d'un charbonnage de qualité inférieure.

C'est lorsqu'un itiduslriel change ta nature du combustible

■^ qu'il emploie, que la nécessilé de choisir pour la conduite des Toyers des hommes intelligents apparaît tout entière. Un chauf- Teur ignorant, habitué à des houilles anglaises ou l)elges, déclarera presque impossible la conduite du feu si on lui donne certains charbons frani^'ais ou allemands; la consommation augmentera, le foyer donnera naissance à une fumée abondanle, et il faudra beaucoup de temps pour que ce nouveau combustible soit en quelque sorte acclimaté.

Ces difUcullés ont donné naissance à une industrie particulière. Les propriétaires d'un charbonnage qui n'a pas encore

• été accepté dans un groupe industriel offrent quelquefois de Fournir un chauffeur habitué à ce combustible, et ils prennent à forfait la fourniture et la conduite du feu des chaudières d'une usine.

QMMatllé d'on dépensé* par tor«e de cbetsl cl par hetire. —

Nous venons de voir que les machines à vapeur de force moyenne brillaient de 1 à 2 kilogrammes de houille par force de cheval et par heure. Chaque kilogramme de houille vaporisant ou entraînant S kilogrammes d'eau, la quantité d'eau dépensée par force de cheval et par heure varie entre S et 16 kilogrammes, mais pour la vaporisation seulement. Si la machine marche avec condensation, la quantité d'eau exigée par le condenseur est bien autrement considérable et dépend naturellement de la température de la vapeur à condenser et de la température de Tcaudont on dispose.

il faut compter encore l'eau employée pour le remplissage

de la chaudière, les perles de vapeur, les nettoyages, si bien

210 DES MACHINES A YAPEIR.

que Ton arrive à compter pour les machines à condensation jusqu'à 5 ou 600 litres d*eau par force de chcTal et par heure.

8wf«cc de grUie. — Il cst trc>s-difficile de préciser des règles au sujet de la dimension à donner aux grilles des chaudirres ; dans une question de cette nature tout dépend du charbon doit on dispose. Si le charbon est en gros morceaux non collants, on peut sans inconvénient avoir une couche épaisse de combuslibk et par conséquent une grille assez restreinte ; si au contraire il contient beaucoup de menu, s'il se soude Tacilement, il est indispensable de l'étendre en couche mince que Tair tr^ verse facilement et il faut avoir une grille de grandes dimensions.

On a indiqué le chiffre de 1 mètre carré de surface de grilk pour une consommation de 50 à 60 kilogrammes de houille par heure ; mais, nous le répétons, il faut avant tout consulter l'expérience et savoir les résultats obtenus avec les charbons doot on peut disposer.

Il apport* des •«rfaees de chaaflé ei des ■ifauua de frilN daas les nuiehlaee loeoaaoUTes. — Dans les principaux types dfS

machines locomotives de TEst, on a les valeurs suivantes pour les surfaces de grille et de chauffe.

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