X. Détermination du coefficient h

Pour que la théorie précédente puisse recevoir une application pratique, il faut connaître A, le coefficient de conductibilité extérieure du métal qui compose la paroi d’un cylindre, et il faut, en outre, que ce coefficient soit le même pour toutes les machines à vapeur saturée. Ce dernier point est capital. On est conduit à supposer qu’il en est ainsi si on remarque que, dans toutes les machines, on a le même fluide — de la vapeur saturée — évoluant en présence d’un même métal, fer, fonte ou acier, dont la surface est toujours dans le même état de poli.

Il ne faut pas non plus que h dépende de l’écart des températures, c’est-à-dire qu’il faut voir si cet écart est toujours assez faible pour que la loi de Newton soit vraie. Il en est bien ainsi dans les machines à vapeur. D’abord l’écart des températures entre les parois et la vapeur n’est presque jamais supérieur à 50 ou 60°. C’est encore trop pour que h soit constant ; mais, d’après l’exemple que nous donnons [fig. 1, PL XIV) de la loi des températures sur la paroi, on voit que l’écart qui est à l’origine de 68° n’est plus que de 36° au bout de 1/1 0e de seconde; cet écart diminue donc très rapidement. L’exemple choisi, qui s’applique à une machine à condensation, est un des cas les plus défavorables qu’on puisse rencontrer en pra-

tique, puisque la différence entre les températures de la vapeur à l’admission et à l’échappement est de près de 100°, ce qui n’arrive jamais, par exemple, dans le cas d’échappement à l’air libre. Les écarts de température notables ne durent qu’un temps très court; par suite, quand même h varierait sensiblement avec ces écarts, cette variation n’aurait qu’une faible influence sur les échanges de chaleur.

Pour calculer A, nous avons appliqué la théorie aux expériences de Hirn sur la machine du Logelbach (expériences du 28 novembre 1873 et du 7 septembre 1875), et aux expériences de M. Willans sur la Central valve engine (voir la Revue industrielle de Mulhouse et la Revue universelle de Liège). Dans ces expériences, faites avec le plus grand soin, on a déterminé exactement les quantités de chaleur absorbées et restituées par les parois. Les expériences de Hirn ont été faites sur une machine à condensation, dont le cylindre a un diamètre de 0m,605 et une longueur de lm,702; la vitesse était de 30,4 tours à la minute. Les expériences de M. Willans ont été faites sur une petite machine, à grande vitesse, sans condensation, dont le cylindre a un diamètre de 0m,3556 et une longueur de 0m, 1 524. La vitesse a été de 1 10,5 tours et de 408,4 tours à la minute. On voitsque les conditions de ces expériences ont été très différentes au point de vue des dimensions du cylindre, de la vitesse, du mode d’admission de la vapeur, de l’échappement, du degré d’admission (15 et 25 p. 100 dans les expériences de Hirn, 43,7 p. 100 dans celles de M. Willans).

D’après le nombre de calories cédées aux parois pendant l’admission, nous avons calculé h et trouvé que ce coefficient, c’est-à-dire le nombre de calories qui traverse 1 mètre carré de surface d’une paroi intérieure de cylindre, pour une différence de température de 1° et pendant une seconde, est de :

gcaiories^g p0ur ja machine de Hirn,

6,9 et 7 calories pour la machine de M. Willans.

Le coefficient de conductibilité intérieure du fer, rapporté aux mêmes unités, c’est-à-dire le nombre de calories qui traverse une lame ayant 1 mètre carré de surface, 0m,001 d’épaisseur, pour une différence de 1°, en une seconde, est de 16,5 calories. En rapprochant les deux coefficients, on voit que le coefficient de conductibilité extérieure n’a rien d’excessif. Des expériences exécutées dans des conditions très différentes donnant le même résultat, on peut en conclure que le coefficient h est constant, non seulement pour la même machine, mais pour toutes les machines à vapeur saturée.

Pour les machines à vapeur surchauffée, ce coefficient est moins élevé, tant que la vapeur reste surchauffée. Ce qui augmente sa valeur, c’est la présence d’une certaine proportion d’eau dans la vapeur et d’un peu de rosée sur les parois. D’ailleurs la plus ou moins grande quantité de cette rosée ne paraît pas avoir d’influence sur le coefficient, car dans les deux expériences de Willans à 110 tours et à 408 tours, on a trouvé le même coefficient, bien qu’il y eut 6gr,3 de vapeur condensée dans la première, et seulement 2gr,8 dans la seconde, pour la même étendue de parois condensantes, puisque le degré d’admission était le même.

On peut aussi conclure, de ce qui précède, que les effets thermiques qui se produisent dans les cylindres sont dus uniquement à l’action des parois. Sinon la constance du coefficient de conductibilité extérieure serait invraisemblable.

D’après les résultats indiqués ci-dessus, on peut attribuer à ce coefficient la valeur de 6,8 calories.