Chaudières à vapeur

164. La construction des chaudières à vapeur s'est successivoient perfectionnée, et elle se perfectionne encore tous les jiBS» Autrefois toutes les chaudières étaient de cuivre rouge, on • ensuite essayé la fonte , et aujourd'hui on adopte presque exrtjMitment la tôle de fer. La tôle se travaille aisément, elle a me grande ténacité pour résister aux pressions , et de plus, elle œ s'altère pas trop rapidement au contact de l'eau et du feu.

s» unœ n. — chaleur. — prehère pasth.

La fonne des cliauflî^i-es a varié de mille façons, et l'on ne s'en étonne pas, lorsque l'on réflecliit à toutes les conditions qu'il y a i remplir : on conçoit en effet qu'il ne suiBt pas qu'une cliaudière ait assez de surface de chauffe pour produire la vapeur de 20 chevaux ou de 100 chevaux de force, qu'il ne suffit pas même qu'elle produise cette quantité de vapeur avec économie de combustible quand elle est neuve. Il faut de plus qu'elle soit facile à nettoyer eu dedans et en dehors : en dedans , pour empécjier les dépôts calcaires, qui deviendraient une cause de destnictioa et d'exploûon; en dehors, pour que les dépôts de suie n'empâchent pu le contact de la flamme et le passage de la chiK leur. Il faut qu'elle résiste à la corrosion du feu et de l'eau, aîna qu'aux effets de dilatation et de coutractîon, qu'elle soit facile 1 r^Mrer dans tous ses points ; il faut qu'elle n'occupe qu'un peu espace, et quand elle n'est pas destinée aux macliines Bxes, mais à la narigadon ou aux chemins de fer, il faut qu'elle ail assex d'eau, qu'elle donne assez de vapeur, et que copeudant etie ne devienne pas une masse trop pesante. Enfin, après toutes ces conditions générales qu'elle doit remplir , il faut qu'elle ne soit ni cbèro i établir ni chère à entretenir, et qu'elle utilise le conh bustible le mieux possible.

Nous ne pouvons pas faire connaître ici les chaudières as toutes les formes, mais nous allons décrire la chmtilière à boailleurêy qui est généralement adoptée pour les machines fixe*, et une chaudière tubulairc adoptée avec avantage dans la nuiine. l*i« * feonlllenra. — Celte chaudii-re est rcpréscntéen

GEAP. lY. — CHAUDIÈRES A VAPEUR. S35

peur fennëe s'échappe par le gros tube e^ que Ton gafitre le refroidissement par des enTeloppes non conduontout lorsqu^il doit porter la Tapeur à une. distance on de.

d*alimentation, poussée par la pompe alimentaire, arrive be /*, qui ne doit pas déboucher dans la vapeur elle- ■ais pénétrer dans Teau près du fond de la chaudière, pas détruire par la condensation la vapeur déjà formée, maintenant le mouvement de la flamme. Le combustible or la grille g., par la porte A, qui ne s'ouvre qu'au mola charge ; Tair arrive par le cendrier i, passe entre les : de la grille, circule au travers de la masse du diarbon aine partout une active combustion ; la flamme, plus ou Bgue suivant la nature du combustible, s'engage dans le k sous les bouilleurs, qui reçoivent ainsi le premier coup dk se replie contre la voûte /, prend le conduit intéparce que Tintervalle des tubulures de chaque bouilleur fi arec des briques, chauffe ainsi la partie supérieure des ns et le fond même de la chaudière ; revenue vers Tex* uAérieure de la chaudière a, elle se sépare là en deux .*aiie qui prend à droite le conduit extérieur n, et Fautre d à gauche le conduit extérieur n! (Fig. 2); c'est ainsi larois latérales de la chaudière sont elles-mêmes chauf* s toute la hauteur qui est au-dessous du niveau de l'eau ; ivée à l'extrémité de la chaudière, la flamme passe dans née, où elle est appelée par le tirage. Le registre o sert l'activité de la combustion.

peur accumulée au-dessus de l'eau dans ht chambre à c'est-à-dire dans tout l'espace de la chaudière a où il s d'eau, empêcherait l'ébullition si elle avait toujours ion égale à celle de la vapeur qui tend à se former ; moment où la vapeur s'échappe avec rapidité, pour aller Dorps de la machine agir sur le piston, il arrive nécesit que la pression diminue dans la chambre à vapeur ; n qu'il se fait une sorte de bouillonnement plus ou onâdérable. Aussitôt que la pression est un peu dimi-

8M LIVRE II. — CHALEUR. — PREHIËIiE PARTIE.

eft KirUe. Par conséquent si la pression était subitement dimi- Duée dans une proportion un peu couitidérable, IVnonne volume àift vapeur qui tendrait à se former instantanément souK'verait toute la masse d'eau et pourrait la projeter dans le tube de ■ortie, et par suite dans les cylindi-es de la macbine. On dit alo]>, que Veauprîme ou qu'elle mousse. On évite cet inconvénient eu faisant la chambre à vapeur sulTisamment grande. Si, par exemple, le CTflîndre de la machine a 1 mètre cul^e de capacité et ^ue le piston le parcoure en 1', c'est un mette cube de vapeur tpe la chambre a vapeur doit fournir périodiquement. Or, si ellr n'avait elle-mËme qu'un mètre cube de grandeur, elle ne pourrait pas alimenter le cylindi-e sans (ju'il se produÎMt une graude diminution de pression chaque fois que le pistou passerait nu milieu de sa course ; car c'est là le point où il a sa plus granije vitesse. C'est pourquoi on donne à lu chambre à vapeur une capadté qui est 15 ou 20 fois plus grande que la capacité iJu cylindre.

Il importe aussi que les tubulures des bouilleurs soient assn lai^iea pour que la vapeur en sorte librement, et que l'eau vienne à l'instant en prendre la place. J'ai reconnu par l'expénence que la vapeur ne monte dans l'eau que tri-s-lentement ; elle parcourt à peine un tiers de mètre par seconde. On peut prendre une idée de ce mouvement ascensionnel avec un tube de vene d'environ 1 décimètre de largeur et 2 mètres de hauteur (Fie. 7, pL. 10 â), qui est vissé par sa garniture sur un réservoir à ù comprimé; lorsqu'on ouvre 1b robinet rla bulle d'air, grosse oa

des incrustât io fis aussi dures que de la pierre. Dans chaudières mal soignées on a vu ces incrustations arrisieuTS centimètres d'épaisseur, et former ainsi une véhaudièrc de pierre dans la chaudière métallique. Alors r passe mal, la chaudière est insuffisante pour son ser^ force le feu, le métal rougit, et s'il arrive que rincnisfendille et se détache , Teau se trouve encore en con-

one surface surchauffée, et l'explosion est imminente. chauffe accidentelle des parois est donc fort à craindre chaudières à vapeur, soit qu'elle résulte d*une mauvaise Ml d'eau, d'un abaissement du niveau ou d'une incrus- 'est la cause d'explosion la plus redoutable, cependant une seconde cause d'explosion, c'est la sur" jénéralej ou celle qui résulte d'un accroissement lent iflûf de température dans toute la masse du liquide, 9 feu est trop actif ou lorsqu'il se forme plus de vapeur l'en dépense. Alors il y a bientôt paitout un excès de

auquel peuvent céder les parties faibles de la chauffX que leur faiblesse résulte d'un vice de construction istement , soit qu'elle résulte de Tusure , de l'oxyda- ■

jkp^rells de «Areié. — Le thermomètre, le manomètre {Mipe de sûreté sont les moyens de sûreté que l'on op- . seconde cai^ d'explosion.

rmomètrcy eh indiquant la température, apprend aussi

Ml LIVRE IL — CHALEUR. — PREHIÈSE PABTIE.

pératoR âerée. On le place dans un tube fermé qui lui commmûqae sa chaleur.

Le Manomètre fait connaître directement la presûoa de la vapeur. On emploie deux sortes de manomètres, le manomètre à air libre et le manomètre à air comprimé.

■«■•Mètre * Kir libre. — Cet appareil est représenté dans les 6gurea 6 et 7 (Pl. 11). La vapeur arrive sur le mercuR de la cuvette a, on plutôt elle agit sur la a>lonQe d'eau qui remplit la cuvette et le tube de communication ; son efTort £ut monter le mercure dans le tube de fer b (Fig. 6). Au-dessus de ce tube est une poulie très-mobile r, sur laquelle passe un £1 portant d'un côté un flotteur de fer f, qui repose sur le mei^ cure, et de l'autre un contre-poids p, un peu moins pesant que le Qotteor. Lorsque te mercure monte, il pousse le Ootteur el le contre-poids descend; lorsqu'au contraire le mercure descend> le contre-poids monte, parce que le Jlutteur, en partie Aégagé du mercure, devient assez lourd pour l'entraîner. Avec vn tube vertical i, de 1 , 3, 3 ou 4 fois 76 centimètres de hauteui, on peut donc mesurer 1 , 2 , 3 ou 4 atmosphères. Ces oombra s'écrivent sur l'échelle du contre-poids, conune l'indique k figure ; seulement dans cette graduation il faut tenir compte de la hauteur verticale de la colonne d'eau, qui par elle-màn pèse sur le mercure de la cuvette. Cet appareO a quelques in* convéoieats ; pour que le flotteur joue bien, il faut employer m tube très-large et par conséquent une grande masse de mercure qui coûte cher. Au lîi'u A\n\ tulip de ftr nn peut employa

GBAP. lY. — MANOHËTBE A AIR LIBRE. 339

! à reoeroir de l'eau ; à la branche V s'adapte un tube de |ID est le tube indicateur des pressions ; sa section est qua- Bq fois plus grande que la section du tube de fer. Cet appaiterre dans le sot, de manière que le haut de la branche peu près au niveau de Teau dans la chaudière, et au moyen

à robinet t , qui tient à la cuvette a , il se met en comion soit avec la vapeur, soit avec Teau elle-même. Le \ qui part du sommet de Vindicateur , est destiné à coi^ ans le réservoir ouvert g le mercure qui , en cas d'excès sion, pourrait être projeté au dehors de l'indicateur.

graduer ce manomètre, on verse d'abord du merciu'e uvette a , de manière à remplir tout le tube de fer et la inférieure du tube de verre , jusqu'à la ligne de niveau XTS , si la branche b du tube de fer est d^un calibre bien iCi ainsi que le tube de verre, il suffit de connaître le t f de la section du second , par rapport à celle du prepour écrire la graduation. En effet, supposons que la

a soit mise en communication avec un réservoir d'eau lel s'exerce , au moyen d'un fluide élastique , une presm nombre p d'atmosphères ; soit h la hauteiv constante AU du réservoir au-dessus de la ligne nn' ; le mercure va Ire au-dessous de n dans la branche &, et monter aude n' dans le tube indicateur d ; soit z la hauteur en •très dont il s'élève ici ; puisque la section de l'indicateur bis celle du tube de fer, il sera descendu de sz dans le le fer; la différence des niveaux de mercure est donc ; cette différence exprime la pression qui s'exerce sur le t de la colonne de mercure dans le tube b , en sus de la n atmosphérique qui pèse sur l'indicateur lui-même; si 1 retranche la pression de l'eau, on aura évidemment lu fluide élastique qui agit dans le réservoir sur la surfafœ dde. Or , la colonne d'eau avait primitivement une hau-

au-dessus de la ligne de niveau rm' ; de plus , elle est due comme le mercure de sz au-dessous de cette ligne ; teor totale est donc h+sz. Il fisiut la transformer en code mercure , et pour cela la diviser par la densité d du re par rapport à l'eau , ce qui donne

sz

S40 UTRE II. — CBALEUR. — PSEIIIËRE PAHTIE.

pour la pression du fluide étaâtique ea sus de la pres^on atmo* split^rivue. Mais cette pression que nous avons représentée par^ atmosphères n'est que dv p — 1 atmosplières au-dessus du la pression atmosphérique; en la multipliant par 76, on la tramforme en centimètres de mercure , et l'on a enfin

d'où l'on tire

—iCzziUîiLt}

h etd étant connus, il sufBra de faire dans cette formule /i=l, t> fi |) ^^M pour avoir, à partir de n', le nomhro des ci'iitimètres vis-à-vis lesquels il faudra écrire sur l'échelle 1 atDWsphère, 1 ;, 1 5» 1 i, etc.

On voit qu'en mettant , comme nous l'avons indiqué , la ligne de niveau an' à la hauteur du niveau de l'eau dans la cbaudière, on a &= 0 , et la formule se simplifie. Les valeurs de z deviennent proportionnelles aux. pressions.

Au lieu d'employer cette graduation t/ic'orique, dont il est difficile d'avoir les éléments exacts , il est en général plus sAr d'avoir recours à une graduation pratique , à laquelle on anire de la manière suivante : on se sert d'une pompe foulante , donl le tube de refoulement est mis en communication , d'une part, avec ta cuvette a du manomètre à graduer, et de l'autre avec un bon manomètre à air libre et i tube de cristal ; en iaisaiil