IU

On concevra facilement nos craintes à cet égard, si l'on se rappelle que le premier essai des machines à vapeur (que Ton croit généralement d'invention toute moderne) remonte à deux mille ans.

Une machine dans laquelle l'eau serait employée à l'état sphéroïdal conviendrait particulièrement aux voitures destinées à marcher sur les roules ordinaires. On sait, en effet, qu'une des difficultés que présentent ces sortes de voitures, c'est la nécessité d'embarquer une grande quantité d'eau, ou celle de la renouveler fréquemment. Or, une machine dans laquelle l'eau serait employée à l'état sphéroïdal pourrait faire, avec une quantité d'eau donnée, trois fois plus de chemin qu'avec la même quantité d eau à l'état liquide.

Mais il ne faut pas se faire illusion, il y a de grandes difficultés à vaincre avant que d'obtenir un résultat pratique. Le danger des explosions, par suite du développement de cette incommensurable puissance, qui naît du changement d'état de l'eau, la dilatation et l'altération des métaux soumis à l'action d'une haute température , l'action désorganisatrice de la vapeur d'eau surchauffée (1) sur les corps lubrifiants, les garnitures d etoupes, de cuir, etc., sont des obstacles qui ne seront sans doute pas vaincus de prime abord, et qui s'opposeront longtemps encore à l'emploi de l eau à l'état sphéroïdal, comme force motrice. Du reste, le principe est là, c'est un germe que l'avenir peut féconder, et que le temps développera comme il a développé tant de

circonstances de temps ou de guerre , il peut être nécessaire d'élever momentanément la puissance des machines, et c'est ce à quoi Ton parviendra facilement au moyen de la vapeur d'eau à l'état sphéroïdal, sans qu'il soit nécessaire de rien changer à la forme actuelle des machines. En 1 844 , je proposai à l'un de nos braves amiraux l'emploi simultané des deui vapeurs, comme cela vient d'être indiqué, et , le 18 mai de la même année, une lettre de l'aide de camp de service près de cet amiral me remerciait de cette communication, en me promettant de l'examiner.

Or, on a vu à l'exposition dernière une machine à vapeur venant d'Amé rique, dans laquelle la vapeur saturée et la vapeur surchauffée étaient employées simultanément, et cette machine donnait, dit-on, de très bons résultats : mes vues sur ce point étaient donc fondées.

(1} La vapeur d'eau à l'état sphéroïdal peut et doit être considérée comme de la vapeur surchauffée.

découvertes desquelles les hommes superficiels disaient à leur apparition : A quoi cela sert-il ?

Si cet ouvrage arrive dans les mains de quelques ingénieursmécaniciens, je recommande à toute leur attention ce qui précède. Il ne s'agit point ici de machines nouvelles, de machines qui, quelque savamment combinées qu'elles soient, ne créent pas de force, mais bien d'un nouveau moteur. Tout le monde sait les efforts de Brunei et de Thilorier pour faire servir l'acide carbonique liquéfié comme moteur. Eh bien ! de l'eau à l'état sphéroïdal est de l'acide carbonique liquéfié (mécaniquement parlant), mais se vaporisant à une autre température, a une température beaucoup plus élevée. Quant aux avantages économiques , il est facile de les comprendre : l'acide carbonique liquéfié sera toujours très cher, et leau ne coûte rien; celle-ci peut agir sur des pistons comme ceux qu'on emploie aujourd'hui, et il faudra toujours pour l'acide carbonique des corps de pompe ayant la précision de ceux des machines pneumatiques.

Tous les avantages sont donc du côté de l'eau.

Encore une fois, il n'est pas question d'une nouvelle machine, mais bien d'un nouveau moteur et d'une révolution dans la vapeur, si je ne me trompe; que les ingénieurs ne s'y méprennent pas, il y a là quelque chose à faire et quelque chose de fort important peut-être (1).

Cet appel a été entendu, et plusieurs ingénieurs sont entrés résolùment dans cette voie, entre autres M. Testud de Beauregard. J'ai été témoin de ses premiers essais, mais j'ignore si le succès a couronné ses efforts.

Plus tard, en 1849, j'entrai moi-même en lice sur la proposition qui m'en fut faite par M. Moinier de la maison Jaillon, Moinier et compagnie. Je fis à M. Moinier toutes les observations que je devais lui faire, l'assurant que le succès était au moinsdouteux.

Tout ce qui fut dit, dans cette circonstance, pour ou contre mon système de générateur, fut soumis à l'appréciation de

(1) Voyei la 71* expérience ; il est possible qu'elle ait une grande valeur au point de vue pratique.

FHYSIQUB. 107

M. C. Thurneyssen, principal commanditaire de la maison dont il s'est agi, et M. Thurneyssen se rangea entièrement a l'avis de M. Moi nier, et ces messieurs persistèrent dans la bonne opinion qu'ils avaient conçue du nouveau générateur. On va voir que mes craintes étaient chimériques et nullement fondées.

Générateur de vapeur à diaphragmes.

La matière, qu'elle soit à l'état solide, à l'état liquide, ou à l'état sphéroïdal, ne s'évapore que par ses surfaces. Ce fait étant admis, il était naturel de penser qu'en multipliant considérablement ces surfaces on activerait proportionnellement l'évaporalion, et en faisant l'application du principe général à l'eau on pouvait légitimement espérer d'obtenir de la vapeur dans de meilleures conditions qu'aujourd'hui, ou tout au moins dans des conditions nouvelles dont l'industrie pourrait tirer parti, soit comme source de calories, soit comme source de dynamies.

Des expériences ont été faites dans ce but avec quelque succès, et je viens aujourd'hui les soumettre au jugement du public ; je le prie devouloir bien accueillir ces expériences avec indulgence, car c'est surtout quaud on s'engage dans des voies nouvelles que l'erreur est possible et toujours à craindre.

On n'a peut-être pas oublié les expériences qui avaient pour but de démontrer expérimentalement l'une des causes des explosions fulminantes des chaudières à vapeur. Une étude plus attentive, plus complète de ce phénomène, m'a servi de point de départ dans la construction du nouveau générateur dont il s'agit, et dont voici la description :

Cet appareil consiste en un cylindre terminé a sa base par une calotte sphérique ; il est fermé a la partie supérieure par un couvercle boulonné, sur lequel se trouvent tous les organes ordinaires des chaudières à vapeur : tuyau d'alimentation, prise de vapeur, reniflard ou purgeur, manomètre, soupape, tuyau d'épreuve, tropplein de vapeur, etc.

Ce cylindre contient dans son intérieur depuis cinq jusqu'à dix diaphragmes de tôle dont les bords sont relevés; ils sont alterna-

108 rilfcMIÈRË l'AKTlfc.

livement légèrement convexes ej. concaves et percés de petits trous de bas en haut.

Àu moyen de cette disposition, Railleurs fort simple, l'eau parcourt une grande surface avant que d'arriver au fond du cylindre, et tombe en pluie du premier diaphragme sur le second, du second sur le troisième, et ainsi de suite. En outre, sur le premier diaphragme, qui est convexe, l'eau va du centre a la circonférence; sur le second, qui est concave, de la circonférence au centre, etc. Ces diaphragmes sont maintenus k la distance voulue entre eux au moyen de trois tringles de fer.

La forme alternativement convexe et concave des diaphragmes a pour but, comme je lai dit, de faire parcourir k l'eau le plus d'espace possible, et les petits trous au travers desquels elle passe augmentent considérablement sa surface, d'où résulte une évaporation rapide.

La prise de vapeur s'ouvre entre le dernier et l'avant- dernier diaphragme, le premier étant au haut du cylindre. Cette disposition tend k établir l'équilibre de température entre toutes les parties du cylindre, et k donner constamment de la vapeur k la tension que l'on désire. On marche ordinairement sous une pression de 5 k 10 atmosphères.

Et ici le hasard a servi merveilleusement cette invention, la température sous la pression de 10 atmosphères étant, en chiffres ronds, égale k + 181* centig. ; or c'est a + 200° centig., d'après Baudrimont et autres expérimentateurs, que le fer possède sa plus grande ténacité (1).

Rien de plus simple que de faire fonctionner ce générateur. On introduit 3 k U litres d'eau au moyen d'une pompe k main et Ton chauiïe(2). La pression monte en moins de trois quarts d'heure kôou 7 atmosphères; alors on met la machine en route, et celle-ci actionne une pompe alimentaire dont la course est réglée pour la quantité d'eau que la chaudière peut évaporer.

(1) Voy. Dictionnaire des arts et manufactures, etc., 2* édit., par M. C. Laboulaye, art. Chaudière a vapeur, par P. Debetlc.

(2) Dans l'origine, je chauffais à sec pour faire passer l'eau à l'état spiroïdal ; maiotenant j'alimente avant que de chauffer pour obtenir le résultat contraire, et je l'obtiens.

Ce qui précède étant bien compris, on se fera facilement une idée juste de la puissance évaporatoire de ce nouveau générateur.

Voici ses dimensions et le résultat de quelques expériences que j'ai faites :

Hauteur totale au centre 0 m ,64

— de la partie cylindrique. .... 0",54 Diamètre 0",31

Ce cylindre est en saillie, au-dessus du fourneau, de 0 m ,05, et l'épaisseur de la muraille dudit fourneau, à la partie supérieure, est de 0 m ,10, ensemble 0 m ,15 à déduire de la hauteur totale. Cette déduction faite, il sera très facile de calculer la surface de chauffe qui est approximativement de 0 mt i, 55 (1).

Le générateur dont la description précède est établi rue de Flandres, 61, à la Villette-Paris.

Voici maintenant la description del'expérience dont il s'est agi :

Durée de l'expérience = 10 heures.

Quantité de houille brûlée = 61 kilogram.

Quantité d'eau évaporée = 483 litres.

Température initiale de Peau = +20°

Pression = 8 atmosphères.

La houille employée dans cette expérience était de médiocre qualité et donnait à peine 6000 calories par kilogramme. Néanmoins j'adopterai ce chiffre pour discuter cette expérience.

D'après Morin, ou ne doit compter qoe 0,60 d'effet utile, même dans les meilleurs fourneaux ; mais la plupart des autres ingénieurs n'admettent que 0,50, et j'adopte ce dernier chiffre parce que je le crois plus près de la vérité. Ainsi,

61 kilogr. X 6000 X 0,50 = 183000 calories.

Voyons maintenant combien de calories sont contenues dans 483 kilogr. d'eau évaporée sous une pression de 8 atmosphères.

483 (550 -f f — f') = 338583 calories.

(I) 0«n q.,55 de surface de chauffe dans les chaudières de l'ancien système doivent évaporer, en moyenne, 12 litres d'eau par heure sous la pression de 8 atmosphères. La chaudière dont il s'agit ici réduit en vapeur aussi en moyenne 48 litres dans le même temps et sous la même pression.

Le rapport de l'ancien système au nouveau est donc :: 1 : 4.

Dans cette formule

et

donc :

Calories absorbées 338583

— produites 183000

— en plus 155583

On voit d'un coup d'oeil, par ce qui précède, que les données admises jusqu'ici nesont plus applicables à celte chaudière, car elle donnerait de la chaleur au lieu d'en perdre, ce qui serait absurde.

Raisonnons donc sans tenir compte de la perte par le rayonnement et par la cheminée :

61 kilograra. de houille = 366000 calories.

et

483 kilogram. de vapeur = 338583 —

Perte absolue ,.= 27417 calories.

qui correspondent à 4 ki \56 de houille en dix heures et 0 kil ,45 par heure : moins d'un demi-kilogramme !

Il est douteux qu'on puisse obtenir jamais un résultat de beaucoup supérieur à celui-ci (1).

Si, au lieu de l'ancienne formule, on se sert de celle de M. Regnault,

les résultats ci-dessus sont un peu différents et quelque peu moins favorables à mon système de générateur, comme ils le seraient d'ailleurs à tous les autres générateurs. En effet, d'après l'ancienne formule pratique, 1 kilogrammede vapeur contiendrait 650 calories, et d'après la nouvelle, seulement 637, ce qui contitue une différence de 13 calories.

Ce nouvel appareil offre donc de véritables avantages : peu de masse, peu de volume, peu de combustible etbeaucoup de vapeur,

(1) Un jeune ingénieur, M. A. Jametel, a proposé de chauffer un appareil analogue à celui-ci au moyen de l'hydrogène carboné, mais la pratique n'a pas encore sanctionné les vues ingénieuses de l'auteur.

et par-dessus tout, la sûreté de la chaudière, qui est inexplosibie (1), ainsi que cela sera démontré plus loin.

Quant aux applications possibles de ce nouveau générateur, elles sont sans nombre: c'est une force domestique, et Ton peut dire que, du moment qu'elle sera adoptée, elle exercera une influence réelle sur la richesse du pays et sur le bien-être des classes laborieuses ; car ce sera, dans beaucoup de cas, une force gratuite quant aux générateurs qui ne dépasseront pas deux chevaux de force.

En effet, le foyer qui imprimera le mouvement aux outils de l'atelier donnera en même temps la chaleur nécessaire, dans tous les climats, à l'existence de l'ouvrier et de sa famille ; ce sera donc à la fois une source de dynamies et de calories avec un seul et même foyer.

Enfin, cette chaudière avec son fourneau peut être considérée comme un meuble facilement transportable, car le tout ensemble cube moins d'un mètre. C'est là un genre de mérite qui sera surtout apprécié par tous ceux qui manquent d'espace.

J'estime que cette chaudière peut rendre un cheval de force utile, soit 75 kilogrammètres par cheval ; mais je ne donne celte mesure qu'en faisaut toutes mes réserves, voulant toujours rester dans les limites du vrai.

Voici quelques-unes des applications qui pourront être faites de ce nouveau générateur.

Dans les ateliers : mouvement des meules, des tours, des scies circulaires ou autres, des marteaux, des machines à polir, des souffleries, des ventilateurs, etc.

Dans les usines : pilons, tamis, blutoirs, métiers à tisser et autres.

Dans les rades, sur les fleuves et les canaux : propulsion des petits bateaux à vapeur, des embarcations non pontées, traction des chalands, etc.

(1) Autant du moins qu'une chaudière à vapeur peut l'être. On comprend bien que lineiplosibilité d'une chaudière à vapeur ne saurait être absolue, mais seulement relative, car sa résistance est limitée, et la force que le foyer engendre illimitée. On pourra donc toujours, quand on le voudra, faire •crplosionner une chaudière à vapeur.

Ventilation des bâtiments de guerre, des grands navires marchands; chargement et déchargement des marchandises a bord des navires ; manœuvres de bord.

Ventilation des hôpitaux et des grands édifices.

Dans les fermes : pompes, machines à battre, à vanner, a cribler, à hacher, à concasser, à moudre, etc.

L'application de ce système aux grandes chaud ières est à l étnde ; x si elle réussit, comme je l'espère, ne pourrai-je pas dire alors que la vapeur entrera dans une phase toute nouvelle (1)?

Légende explicative de la figure 12.

La figure 12 ci-contre représente une coupe verticale de notre chaudière et de tous ses organes. Au-dessous , on voit un des diaphragmes en plan.

CC» chaudière fermée par un couvercle boulonné; A , tuyau d'alimentation de l'eau ; VV, tuyau de prise de vapeur; T, tuyau de trop-plein de vapeur; PPP, purgeur ou reniflard;

DDDDDDD , diaphragmes alternativement convexes et concaves percé*

de trous, comme on le remarque sur le diaphragme mis en plan ; E , tuyau d'épreuve; SS, soupape; M, manomètre.

Cette légende descriptive est celle du générateur qui a servi à toutes les expériences préliminaires. Quelques changements suggérés par l'expérience ont élé apportés à ce générateur, quoique toujours le même au fond. Ainsi , le trop-plein de vapeur T doit être sur le couvercle de la chaudière, et non sur le tuyau de prise

( V Un premier Mémoire sur cette chaudière a été imprimé dans le Bulletin de la Society d'encouragement , n* DLXXX , p. 727, et dans les Minutes of Proceedings of the Institution of Civil Eogineers, London, vol. XI, part. 1, p. 3îV2. l/annéc sui\autc, cette institution célèbre décernait à l'auteur la médaille de Tm-oan, et inscrivait son nom sur la liste de ses associés.

Les résultats que l'ou obtient aujourd hui avec U même chaudière sont de beaucoup supérieur* à ceui que I on obtenait alors , et qui pourtant avaient ete juges dignes d'un grand iuteret.

l a Sn-tete d'encouragement , dans sa séance du 9 janvier 1856, a entendu et adopte le* conclusions d un rapport faiorable sur cette chaudière , par NT talion, au nom du comité des arts mécaniques. On trouvera plus loin le rapport de e* savant.

primai m rit.

de vapeur; le niveau de l'eau peut être beaucoup plus élevé, ce qui permettrait d'établir au centre de la chaudière un flotteur avec un sifflet d'alarme. Les diaphragmes sont au nombre de dix : ce sont des disques à bords rele\és percés alternativement d'un ou de deux trous, comme on le verra plus loin. Ces diaphragmes peuvent contenir 2 litres d'eau, ce qui augmente encore la sûreté de cet appareil : car, à supposer que le fond de la chaudière vienne à rougir, l'eau ne pourra le mouiller que lorsqu'il sera refroidi, au moins en partie, la vapeur ne pouvant se former qu'aux dépens de la chaleur de la chaudière. (Voiyez plus loin la discussion de ce fait au moyen (Je la formule met.) Des expériences en cours d'exécution autorisent k penser que l'ouverture du tuyau de prise de vapeur V aux deux tiers de la chaudière a été un pas en arrière, et qu'il est préférable de prendre la vapeur au sommet de la chaudière, ainsi que cela se pratiquait dans l'origine.

Enfin, dans l'origine, nous chauffions la chaudière à sec; maintenant nous alimentons avant la mise en feu, en sorte qu'il devient impossible que l'eau passe à l'état sphéroïd*al. Tels sont les changements de détail que cette chaudière a subis; elle en subira peut-être encore, les instruments nouveaux ne se perfectionnant que par l'usage.

La gravure ci-contre (figure 13) représente une vue perspective de la chaudière dans son fourneau et de la machine à vapeur qu'elle met en mouvement.

Du degré de sûreté de la chaudière à diaphragmes.

Quand un moteur se présente a l'industrie avec des formes entièrement nouvelles, et que ce moteur s'appelle vapeur, on lui adresse beaucoup de questions avant que de lui accorder droit de cité, et l'on a raison On lui demande : Dépensez-vous moins de charbon ? Produisez-vous plus devapeur?est-elle sèche et saturée? Le prix du nouvel appareil, toutes proportions gardées, est-il moins élevé que celui des appareils qui l'ont précède? et enfin ses chances d'explosion sont-elles plus grandes, sont-elles égales ou

moins nombreuses que celles des autres générateurs? Tels sont les points principaux sur lesquels roule la discussion.

Disons-le tout de suite : toutes ces questions ont été agitées en Amérique, à Londres, et à Paris, et le résultat final a toujours été favorable au générateur dont il s'agit.

A Londres, il eut de rudes adversaires et aussi de chaleureux défenseurs ; j'en citerai un, Faraday, qui n'hésita pas à abandonner ses savautes recherches pour venir le protéger de sa parole puissante et de son vaste savoir au sein de Y Institution of Civil Engineers. Je prie l'illustre physicien de me permettre de le remercier ici, publiquement et du fonddu cœur, de son bienveillant et puissant patronage.

Maintenant j'entre en matière. Je serai bref, et d'ailleurs il ne sera question dans cette discussion que des chances d'explosion de mon générateur, qui seraient nulles, à mes yeux, s'il n'y avait pas encore beaucoup d'inconnues à dégager des chaudières à vapeur.

Moi aussi, j'ai questionné le générateur dont il s'agit, et chaque question était suivie des épreuves les plus risquées, et jamais je n'ai eu à signaler le moindre accident. Voici une des épreuves auxquelles il a été soumis, et bien malgré moi, je dois le dire.

A mon retour d'Angleterre, voulant recommencer, en vue de l'exposition universelle, toute la série d'expériences que j'avais faites antérieurement, je fis installer ma chaudière près d'une machine à vapeur, et, sachant que les diaphragmes avaient été nettoyés à fond avant mon départ, je négligeai de l'examiner. J'y introduisis de l'eau et je chauffai comme à l'ordinaire. Une demiheure, une heure et plus s'écoula sans que la pression pût dépasser une atmosphère : il n'y avait pas de fuites, le tirage se faisait bien, la grille était dégagée de scories, le charbon était blanc, tout allait au mieux ; mais de pression, point. Je ne savais à quoi attribuer ce résultat aussi étrange que nouveau pour moi, et plus j'en cherchais l'explication, moins je la trouvais, lorsque mon attention fut attirée par une matière jaune, transparente, qui suintait à travers les joints des robinets. Je recueillis cette matière qui se solidifia presque aussitôt; elle avait extérieurement tous les

PBTSIQUI. 117

caractères du soufre. Je fis ouvrir la porte du fourneau et jeter le feu par terre: la chaudière était rouge de feu par le fond.

Le lendemain, je démontai celte chaudière, et, à notre grand étonnement à tous (ce fait a eu beaucoup de témoins), nous trouvâmes les diaphragmes et la chaudière corrodés et recouverts de la matière que j'ai déjà signalée ; nous en retirâmes plus d'un kilogramme. J'analysai immédiatement cette matière : c'était du chlorure de calcium mêlé à du bichlorure de fer.

Il était évident, pour moi, que j'avais affaire au résidu de l'extraction de l'acide carbonique au moyen du carbonate de chaux et de 1 acide chlorhydrique; mais comment ce résidu était-il entré dans la chaudière? Je n'ai pu le savoir, et probablement que je ne le saurai jamais.

Essayons maintenant de prouver que ce générateur n'offre pas plus de chances d'explosion que les autres; je dirais dès à présent qu'il en a moins, si un juste sentiment de défiance de moi-même ne m'imposait la plus grande réserve à cet égard.

Il existe un grand nombre de causes d'explosion des chaudières à vapeur ; quelques-unes sont bien connues, d'autres offrent encore quelques points obscurs que le temps et l'étude dissiperont (1).

Dans la chaudière dont il s'agit, deux de ces causes seulement sont à examiner .

1° Le défaut et l'excès d'alimentation ;

2° La décomposition de l'eau contre les parois rouges de la chaudière.

Le défaut d'alimentation peut avoir des inconvénients, mais il n'a pas de danger. En effet, si l'alimentation vient à être suspendue, la vapeur fournie parla chaudière décroîtra très vite; elle se videra entièrement en peu de temps, et la machine s'arrêtera. On sera donc averti presque immédiatement de cet acident, et Ton y remédiera au moyen d'une pompe alimentaire, etc. Si tout moyen d'alimentation est devenu impossible, on éteint le feu, et Ton procède aux réparations.

(i) Tai discuté précédemment la cause de ces explosions fulminantes de* ctawdières a vapeur (voy. pages 55 et suivantes).

118 PREMIÈRE PARTII.

Mais on pourra objecter que la chaudière, étant entièrement vide, rougira rapidement, au moins par le fond, et que l'introduction de l'eau, dans cet état, pourrait être fort dangereuse; heureusement, il n'en est point ainsi.

La chaudière peut rougir par le fond, cela est vrai, mais lès diaphragmes ne rougiront pas, et c'est sur les diaphragmes que l'eau tombe et s'évapore principalement ; l'équilibre sè rétablira donc rapidement, et il n'y aura aucun danger pour rèxpërimétitateur. On comprendra cela d'ailleurs facilement en se rappelant l'énorme quantité de chaleur iatenle contenue dans la vâpeur et le peu de capacité du fer pour le calorique.

Examinons ce (joint plus particulièrement et montrons par des chiffres que les choses se passent comme cela vient d'êtrfc èxj)oi& brièvement.

La capacité calorifique du fer = 0,11, celle de l'èaù étant 1. Le nombre de calories contenues dans la vapeur d'àprès la formule de M. Regnault est de

Le pouvoir calorifique de la houille = 70dO, inàis comme il faut déduire de 10 à 20 pour 100 de matières étrangères , en moyenne 15, ce pouvoir calorifique doit être abaissé à. 6000 calories.

Le fourneau brûle, en moyenne, 6 kilogrammes dë nouille par heure, soit 36,000 calories produites, dont le J environ èst periiu par la cheminée et le rayonnement du fourneau; il rië reste donc que 30,000 calories utiles par heure ou 500 par minute. La chaudière étant a sec et chauffée pendant ciritj iriinûtes ne pourra donc absorber que 2500 calories. Admettons, et c'est le casleplus défavorable pour la chaudière, admettons, dis-je, qtie ces 2500 calories soient absorbées par 50 kilogrammes de fer * la partie inférieure du générateur, et c'est à peine si te fer pourra être porté à la température de + 500° C. En effet, pour élever tin kilogramme de fer à + 500° C, il faudrait un nombre de calories égal à ;

èt conséquemment, pour 50 kilogrammes :

55 X 50 *= 2750 calories.

11 y a dans la chaudière dix diaphragmes de tôle de 1 à 2 millimètres d'épaisseur qui peuvent retenir 2 kilogrammes d'eau ; c'est-à-dire que l'eau ne peut être mise en contact avec la chaudière avant qu'on n'y en ait introduit plus de 2 kilogrammes.

Maintenant nous pouvons calculer, avec ces données, les chances d'explosion que présentera ce générateur.

Nous supposons la machine marchant régulièrement, donnant 60 coups doubles de piston par minute ; puis il arrive, sans qu'on s'en aperçoive, que la bâche est vide d'eau ou que les clapets sont dérangés et ne fonctionnent plus, ou que la pompe est déclanchee, etc. Bref, l'alimentation ne se fait plus. Au bout d'un certain temps le mouvement de la machine se ralentit sans que sa charge ait été augmentée ; il se ralentit de plus en plus, et la machine finit enfin par s'arrêter, le manomètre étant descendu à 0°. Le ralentissement du mouvement de la machine n'ayant pas été remarqué, on doit supposer que son état de repos absolu le sera, et que l'on s'empressera d'envoyer de l'eau dans la chaudière au moyen de la pompe à main. Que se passera-t-il alors? Le voici. Admettons 50 kilogrammes de fer (et c'est beaucoup) à là température de + 500° C. ; ces 5 d kilogrammes de fer contiendront met calories, soit

50 X 0,11 X 500= 2750 calorie»

qui pourront réduire en vapeur & k u 310 d'eau, un peu moins de h litres et demi. Or nous avons vu que la somme de la capacité des diaphragmes était de 2 litres, et nous devons admettre que l'évaporation de l'eau doit commencer sur le premier diaphragme, aux dépens de la chaleur contenue dans les parois de la chaudière, et se continuer jusqu'au dernier. Si donc il en est ainsi, et il en est ainsi, il faut admettre encore qu'il n'arrivera pâi une éeulë goutte d'feâd au fond de là chaudière âvafit *jtie d'en

avoir introduit U litres qui absorberont 2568 calories. Où serait ]e danger alors? Nulle part, car il ne resterait à absorber que 202 calories (1), qui réduiraient tout au plus un tiers de litre d'eau en vapeur.

Je prie le lecteur de vouloir bien le remarquer, je me suis placé dans des conditions impossibles , pour ainsi dire. Car il n'y a pas un chauffeur, a moins que d'être trois fois stupide, qui, voyant sa machine s'arrêter et le manomètre à 0°, ne s'empresse d'ouvrir la porte du fourneau et de jeter le feu par terre, pour chercher la cause du temps d'arrêt et y remédier immédiatement, si c'est possible.

Je ferai remarquer d'ailleurs que ce générateur sera muni de tous les appareils de sûreté ou avertisseurs actuellement en usage,

(I) L'expérience a été faite plusieurs fou. Voici les détails de U dernière :

Pression 8 atmosph.

Déclanché la pompe à 2 h. 25

Ouvert le tube d'évacuation à. . . . 2 h. 35

La chaudière est vide a 2 h. 38

La machine s'arrête d'elle-même A. 2 b. 39

Pression 1/2 atmosph.

La porte du fourneau reste fermée , et tous les robinets restent ouverts, comme s'il n'y avait personne dans l'atelier.

J'envoie 2 litres d'eau dans la chaudière au moyen de

la pompe à main , a 2 h. 44

Trois minutes après la pression est de 4 atmosph.

La machine se met d'elle-même en route à 2 h. 46

J'introduis encore 2 litres d'eau dans la chaudière;

il est 2 h. 51

Pression 4 1/2 at.

J'enclanche la pompe, et à 2 h. 53

la pression est remontée à son point de départ 8 atmosph.

Puis la machine a continué à marcher comme devant.

Ce qu'il faut remarquer dans cette expérience, c'est que la chaudière entièrement vide a été exposée à l'action du foyer pendant cinq minutes, et cinq minutes sont bien longues dans ces sortes d'expériences.

Au reste, s'il n'y a personne dans l'atelier pour surveiller la machine et l'alimentation de la chaudière, il n'y aura personne non plus pour charger le foyer, et son intensité ira toujours diminuant; d'où il suit que le est véritablement nul.

ce qui lui donnera un degré de sûreté, à mon avis, tout à fait satisfaisant (1).

Quelques mots suffiront pour montrer que l'excès d'alimentation est tout à fait insignifiant.

Pour comprendre qu'il en est ainsi, il faut se rappeler que la prise de vapeur se trouve au fond de la chaudière entre le dernier et l' avant-dernier diaphragme. Si donc l'alimentation dépasse une certaine limite, la chaudière enverra de l'eau dans le récepteur, et la machine s'arrêtera. Pour remédier à cet accident, il suffira de suspendre l'alimentation pendant quelques minutes, ou bien on ouvrira le robinet du purgeur, et l'équilibre se rétablira tout aussitôt. Dans l'un et l'autre cas, on diminuera l'alimentation soit en raccourcissant la course du piston de la pompe alimentaire, soit en déclanchant la pompe, etc., etc.

Examinons maintenant la deuxième cause d'explosion, la décomposition de l'eau contre les parois rouges de la chaudière.

Cette cause d'explosion est la seule qui m'ait donné quelques inquiétudes ; mais elles se sont bien vite dissipées.

On sait que 2 volumes de vapeur d'eau résultent de la combinaison de 2 volumes d'hydrogène et de 1 volume d'oxygène. Si donc l'eau vient à être décomposée, l'oxygène se fixe sur le fer, et l'hydrogène mis en liberté remplace la vapeur, et la tension reste à peu près la même; il n'y a donc pas d'explosion possible par suite de la décomposition de l'eau.

L'égalité suivante résume clairement ce qui précède :

6 vol. de vapeur -f Fe* = 6 vol. H + Fe*0 3 .

FeH) 3 est, comme on sait, le peroxyde de fer; inutile d'ajouter qu'il est solide et indécomposable par la chaleur, mais réductible par l'hydrogène. En éliminant Fe 2 0 3 , il reste

6 vol. vap. = 6 vol. nydr.

(1) Dans un Mémoire que j'ai eu l'honneur d'adresser au jury de l'Expolition universelle, en 1855, je disais que cette chaudière « offrait une sûreté » relative si grande, qu'on pouvait la considérer comme absolue. »

Des expériences nombreuses, faites depuis cette époque, m'autorisent à persister dans cette opinion.

Je crois devoir dire ici que la théorie qui précède a été confirmée par l'expérience et son exactitude nettement établie : deux chaudières de bronze ont élé fondûés et une chaudière de fer a été portée à une température telle, qu'un robinet de cuivre (celui de la prise de vapeur), placé sûr le couvercle de là chaudière, s'est recouvert de bioxijde, maté pas le moindre accident n'est Survenu.

Abordons maintenant un autre point de là question, toujours au point de vue des dangers de l'appareil.

Ën admettant qiie noire générateur puisse faire explosion (ce fyui, soit dit en passant, le placerait sur la même ligne que tous les générateurs connus), on comprendra sans peihè qu'il Serait dix fois moins dangereux qu'une autre chaudière, p*ar la raison toute simple qu'il contiendrait dix fois nioins d'eau : c'est i|ùclque chose comme le rapport d'Une grenade à lin obus; et puis, les diaphragmes deviendraient, dans le cas d'explosion, de véritables âppareils de sûreté faisant l'office d'écrans ou d'estacades qui se briseraient successivement jusqu'à ce cjiie la quantité de mouvement contenue dans l'eau fût équilibrée ou absorbée. Mais tfliit cela se passerait dans l'intérieur dé la chaudière, sans danger pour lès personnes qui seraient dans soti voisinage.

Oh trouve utiè autre cause de sûreté et aussi d'économie (le combustible dans le dépôt des sels calcaires, qui se fâil toujours sur les diaphragmes. Ce dépôt est très abondant sur le diaphragme

supérieur, un peu moins sur le second et il n'y eh a presque

pas sur le dernier. Ce fait est conforme aux belles observations de M. Cousté qui le confirment de tout point (1).

Ce phénomène peut être mis en relief par une expérience très simple. On prend un tube de verre de quelques millimètres de diamètre, de 10 à 15 centimètres de longueur, et pouvant résister à la pression de 10 a 12 atmosphères; oh le remplit aux trois quarts d'eau de puits, on l'étiré à la lampe et on le scelle. Cela (ait; on le saisit avec Une petite pince de bois, et on le chauffe

(1) Recherches sur l'incrustation des chaudières à vapeur, par M. E. CodKé, e Rapport par M. Callon sur ce Mémoire (Annales des rotiw; t. V, iSU).

avec précaution dans là flamme d'une lampe à alcool, et l'eau se trouble presque aussitôt (i).

Le précipité qui se forme, sous l'influence de là chaleur et de là pression, est dans un état moléculaire particulier, car il ne se dissout pas de nouveau, même après six mois de contact.

Il y a un autre fait qui ne doit pas être J)assé sous silence, c est la stabilité du manomètre.

Oh se rappelle que la prise dé vapeur a lieu aux deux tiers de la chaudière, c'est-à-dire plus près du fond que du couvercle, ët que l'alimentation se fait par la partie supérieure, dans le voisinage du robinet du manomètre.

tomrtient expliquer la stabilité presque complète du manomètre âvec là loi de tension de la vapeur que je transcris de nouveau : Dans un espace inégalement chaud, quand l'équilibre est établi, ta tension delà vapeur est la même dans tous les points, cl partout elle ïst égale à ta tension maximum des parties de cet espace Qui sont à ta température la plus basse?

D'après cela, chaque coup de piston de la pompe alimentaire devrait faire du vide ëri condensant la vapeur a la partie supérieure la chaudière, ét l'amfilitude dès oscillations de la colonne manométrique devrait êlrè très grande ; mais, comme je l'ai dit, il n'en est rien. La loi n'est donc pas entièrement applicable à notre système de générateur.

Somme toute, si le générateur de vapeur à diaphragmes ne vaut pas mieux que les autres sous le rapport de la sûreté, qu'il me soit permis de dire qu'il ne vaut pas moins, et, comme il comble une lacunequi existait dans l'industrie, j'ai l'espoir qu'il finira, comme toutes les choses utiles, par prendre sa modeste place au soleil.

Puissé-je vivre assez pour voir mes espérances se réaliser I

Je terminerai ce chapitre en jetant un coup d'œil en arrière et ensuite devant nous, pour montrerqu'il est presque toujours téméraire de vouloir fixer des limites à la science pure, aussi bien qu'à ses applications.

(1) Cette expérience constitue un procède* rapide et approximatif d'analyse

auântitativc des eaux qui contiennent des sels calcaires en dissolution, parcxllierèmént le carbonate et lè sulfaté.

Il y a quelques années, il était expressément ordonné d'adapter à toutes les chaudières des rondelles métalliques, fusibles à une température voisine de celle correspondant à la pression ; eh bien 1 aujourd'hui on ne s'en sert plus, et je crois qu'on a grandement raison.

Il est expressément défendu, à l'heure où j'écris, de laisser tomber le niveau de l'eau dans les chaudières, au-dessous de la limite supérieure des carneaux, et c'est une prescription que tout le monde trouve fort sage en ce moment, mais l'expérience et le temps ne feront- ils pas changer d'avis à cet égard ? Quant à moi, je le crois et je l'espère, car ce serait un bienfait pour l'industrie qui y trouverait une certaine économie de combustible en produisant de la vapeur plus sèche et en plus grande abondance par suite d'une absorption plus complète de la chaleur contenue dans les gaz chauds provenant du foyer.

L'usage, en perfectionnant la chaudière à diaphragmes et en établissant sa sûreté, contribuera peut-être à bâter l'époque où il sera permis d'abaisser le niveau de l'eau dans les chaudières horizontales pourvues de diaphragmes, sans danger pour quoi ou pour qui que ce soit; et je serais heureux, je l'avoue, d'avoir pu contribuer, pour ma faible part, à un tel résultat.

Théorie du générateur de vapeur à diaphragmes.

On se rappelle que cette chaudière est cylindrique et terminée par une calotte sphérique, qu'elle ne contient de l'eau que jusqu'au tiers environ de sa hauteur, conséquemment que la plus grande partie de sa surface intérieure est à sec d'eau, et que le pouvoir évaporatoire des chaudières à bouilleurs comparé au sien est *. : 1 : 4. Abaissons le second terme de la proportion, et disons qu'il est : : 1 : 3, car il est toujours préférable de donner plus qu'on ne promet.

Cela posé, examinons comment les choses se passent dans l'intérieur de la chaudière.

La vapeur qui se forme au fond de la chaudière par l'action directe du foyer fait l'office d'un courant d'air : elle se surchauffe

contre la paroi cylindrique, et tout aussitôt se sature sur le premier diaphragme; revient plus abondante contre la paroi, où elle se surchauffe de nouveau pour se saturer une seconde fois sur le second diaphragme; et ainsi de suite, jusqu'au sommet de la chaudière où elle arrive en grande abondance dans un état de sécheresse et de saturation complètes. 11 est certain que les choses se passent ainsi, comme il est certain que les parois de la chaudière ne sauraient rougir ; pour s'en convaincre, il suffît de se rappeler la capacité calorifique du fer et celle de l'eau, et l'énorme quantité de calorique statique (latent) contenu dans la vapeur. (Voyez plus haut : Du degré de sûreté de la chaudière àdiaphragmes.)

Cette théorie, fort simple, n'est pas conteslable, pas plus que la grande quantité de vapeur que donne ce générateur. Mais comment se fait-il que dans un temps donné, it passe dans cette chaudière trois fois plus de chaleur que dans les autres ; car pour produire trois fois plus de vapeur, il faut nécessairement trois fois plus de chaleur ? Là est la difficulté, et elle est grande. À cet égard, on ne peut formuler en ce moment que des hypothèses fondées :

l' Sur la capillarité, qui est une force ; 2° Sur l'eau considérée comme mauvais conducteur de la chaleur ;

3° Sur le fer considéré relativement comme un excellent conducteur de la chaleur;

& u Sur la propriété adiathermane de l'eau ;

5° Enfin, sur la propriété dialhermane des gaz et des vapeurs, et sur leur grande mobilité.

Considérons maintenant la chaudière dépouillée de ses diaphragmes, pleine d'eau aux trois quarts, et soumise par le fond à l'action directe du foyer, et par la partie supérieure à l'action de la flamme ou des gaz chauds.

On verra tout d'abord des courants ascendants parlant princU paiement de la base et se dirigeant vers la partie supérieure de la chaudière, en se croisant dans tous les sens avec les courants, moins nombreux et moins rapides, qui partiront de la partie cylindrique de la chaudière. Bientôt après, des bulles de vapeur se

dtyacberqn^ (fo fond de la, c^u^ière et vien<}i$Bt creyeç surface de l'eau qui ser^ ajors eu p|$jne él)ul|ition.

tyais pour ç|étac|}er cette eau de la paroj 4e la. chaudière, il fout dépenser une quantité de force précisément égale b celle qui U retient contre celte paroi, et c'est ce.tle adhérence qui constitue la force capillaire ou simplement la capiflan^é. t}ans le pas particulier qui nous occupe, il serait préférable de l'appeler fiorcq d'adhésion, flous, manquons d'ailleurs a^solumçpt <|e Pfcoyens. pour mesurer celte force, au moins dans leca^s. qui nous Qcçu.pç. Nous, ne la mentionnons donc que pour mémoire et pour appeler l'attention des savants sur ce point.

§i jcs choses se passent û^ans cette chaudière; cpmme nous, le verrons (Jans^ |a 65 e expérience, elle serait froide par le /oncf, e}i| faudrait admettre que la chaleur passe a travers la paroj, dan* cette partie, avec une vitesse jnfinie, ou tout au moins assez gran^ pour n'avoir pas le temps de se combiner avec |e fer cl passer tout entière dans l'eau qu'elle transforme en vapeur.

Pour bien comprendre ce (ait, il faut se rappeler que les parttÇf? où se forme la vapeur en abondance s >nt k sec, ce qui permet à \% chaleur d'entrer librement <|ans |a chaudière; il faut se ra,ppe|er encore que les parties oVunc chauaMèxe soumises, au rayonnent du foyer produisent trois fois plus de vapeur que les «|ufte$ parties.

Néanmoins, d'après les données généralement admises, notr§ générateur, privé de ses diaphragmes, ne devrait évaporer, que 12 k 15 litres d'eau par heure, et l'expérience nous a appris qu'avec ses diaphragmes il en évaporai} trois fois p|us ; c} cependant le fer conserve sa propriété conductrice dans l'un et l'autre cas : c'est donc à une action particulière de ( eau qu'il fàfl} attribuer le retard dans la production de la vapeur.

On sait que l'eau est un très mauvais conducteur de la chaleur, et aussi qu'elle est adiathermane, c'est-à-dire quelle se laisse traverser imparfaitement par la chaleur rayonnante, et poin} du tout quand elle est k l'état sphéroïdal ;on sait encore que les gaz et les vapeurs sont au contraire diathermanes ou se laissent Iraverser facilement par la chaleur ravonnante.

poftq, en considérant |a chaudière comme nous venons de la voir, dépourvue (|e ses diaphragmes, on pourrait dire que la chaleur, rencontrant une lame d'eau contre la paroi intérieure de la chaudière, se réfléchirait et retournerait à ( extérieur où elle se perdrait par rayonnement ou par la cheminée. Ce mouvement de,; va-et-vient des ondes calorifiques se produirait un grand norn^rç de fois, mais à chaque retour il y aurait perte de chaleur par le rayonnement et par la cheminée.

C'est ainsi qu'une vague qui vient se briser contre une jetée de pierre est réfléchie et retourne au large, pour revenir et retourner encore en perdant chaque t'ois une certaine quantité de mouvement. Un peu^ vérifier ce dernier fait expérimentalement. Qn remplit d'eau un vase cylindrique peu profond* et on y laisse tomber une goutte d'eau, qui fait onduler toute la surface du centre à la circonférence, et de la circonférence au centre.Quanç} on n'aperçoit pas les ondes à la surface, on |es voit se dessiner nettement au f° n 4 du vase, par suite de leur action sur la lumière, qu'elles réfractent et réfléchissent.

Considérons maintenant la chaudière pourvue de ses diaphragmes et nous verrons tout autre chose. La chaudière étant vicje deau, Jes ondes caloriliques traverseront sa paroi sans obstacle, ef une fois entrées dans la chaudière, elles n'en sortiront plus qu'après s' être coin binées avec l'eau, c'est-à-dire sous (orme de vapeur.

Si notre manière de voir est erronée, elle a du moins le mérite

4' une grande simplicité. On peut la résumer ainsi :

Dans une chaudière pleine d'eau , réflexion des ondes calorifiques ;

tjans une chaudière vide d eau, mais pleine de vapeur, passage sans obstacle ç|es ondes caloriliques à travers les parois de la chaudière, parsuj^edu transport rapide de la chaleur de la chaudière à l'eau des diaphragmes au moyen de la vapeur (1).

(») Us ondes calorifiques ne sont pas visibles; il en est ainsi pour beaucoup d'autres phénomènes qu'il tout voir avec les yeux de l'esprit et non avec mit du' corps. Ce que nous disons là est applicable à des faits même très matériels Exemple : le fouet ou volaut du rouage d'une montre à seconde! indépendantes accomplit sa révolution dans un temps si court, qu'on ne «au-

Tel est l'essai de théorie que nous soumettons au jugement des lecteurs de cet ouvrage, en les priant d'en formuler une autre, s'ils la croient inadmissible. (Voyez la 3 e partie de cet ouvrage, §V.)

Laissons maintenant la parole aux organes officiels du jury internatioual et de la Société d'encouragement, MM. les professeurs Tresca et Callon.

Rapport de M. Tresca au nom du Jury international.

« Les travaux scientifiques de M. Boutigny (d'Evreux) (n° 972) à la Viilette-Paris (France), sur les propriétés de l'eau a l'état sphéroïdal, sont bien connus; ils ont donné lieu à quelques recherches sur la production de la vapeur au contact des surfaces métalliques fortement chauffées. Cependant la chaudière exposée par M. Boutigny se rapproche beaucoup des chaudières verticales ordinaires, en ce sens qu'elle est remplie d'eau sur une partie de sa hauteur : l'eau d'alimentation est projetée par la partie supérieure, sur des diaphragmes percés de trous et maintenus au-dessus du niveau à une température assez élevée; l'eau se dépouille a leur contact des matières incrustantes quelle contient, et ne peut plus par conséquent former de dépôt ailleurs. Une chaudière de ce système, employée par M. Boutigny «la Villette, nous a donné, dans une expérience, une production de 125 kilogrammes à 8 atmosphères pour 13 kilogrammes de combustible; il est vrai que l'eau d'alimentation, était entretenue chaude au moyen de la condensation. Malgré cette grande production , la vapeur sortait sèche; et cette petite chaudière a para surtout remarquable en ce que, dans ces conditions, chaque mètre carré de surface de chauffe a produit plus de 80 kilogrammes de vapeur par heure. Une chaudière de ce système

rait l'apercevoir, même en regardant avec l'attention la plus soutenue; et l'on ue peut a' assurer de son existence qu'en mettant sur sa route un stylet contre lequel il vieut buter. Le stylet enlevé, le volant part de nouveau, et on ne le voit plus qu'à l'endroit où il s'arrête pour opérer le repos de la seconde, mais il n'eu accomplit pas motus sa révolution , et cela eo beaucoup moins de 1/300 de minute. M. H.-R. Pasquier, horloger à Tours, m'a souvent rendu témoin de ce fait intéressant.

aurait donc des dimensions extrêmement réduites. En attendant que l'expérience ait prononcé sur les conditions pratiques de cet appareil, le jury décerne à M. Boutigny, pour l'ensemble de ses travaux, une médaille de deuxième classe. »

Rapport fait par M. Callon , au nom du Comité des arts mécaniques de la Société d'encouragement , sur un nouveau générateur de vapeur* présenté par M. Boutigny (d'Évreux).

a M. Boutigny (d'Évreux), a présenté à la Société, et vous avez renvoyé à votre Comité des arts mécaniques, un générateur d'un nouveau système qui vous est déjà connu par la description accompagnée d'un dessin qui en a paru dans le Bulletin.

» Le but que l'auteur s'est proposé dans ce générateur est d'obtenir, sous un petit volume, une puissance d'évaporation relativement considérable, c'est-à-dire l'équivalent à'une grande surface de chauffe de chaudière ordinaire.

» A cet effet, la chaudière, composée d'un cylindre verticalfermé par un couvercle boulonné, sur lequel sont adaptés tous les organes ordinaires d'une chaudière (prise de vapeur, tuyau d'alimentation, soupapes, etc.), est munie, à l'intérieur, d'un certain nombre de diaphragmes métalliques superposés, percés de trous à travers lesquels l'eau d'alimentation tombe en pluie d'un diaphragme sur l'autre.

» Ces diaphragmes, chaudes en partie par le contact et surtout par le rayonnement du corps de la chaudière, produisent une vaporisation rapide qui se complète immédiatement au contact de chaque goutte d'eau avec le fond de la chaudière.

» La chaudière est donc toujours à peu près vide d'eau ; par suite, ses parois atteignent une température élevée, qui se transmet aux diaphragmes, et de ceux-ci à l'eau, comme il vient d'être expliqué.

» M. Boutigny a fait connaître, dans la description déjà citée, les détails d'une expérience qu'il a faite sur sa chaudière. Votre Comité en a fait une semblable, qui a été prolongée pendant près de six heures, en prenant toutes les précautions possibles pour obtenir le poids du combustible réellement consommé et mesurer

430 PllBMiÈRB PARTIE.

directement l'eau d'alimentation, et en ayant soin, d'ailleurs, de s'assurer fréquemment, par l'ouverture d'un robinet, que la vapeur produite avait tous les caractères d'une vapeur convenablement sèche. Sur notre demande, M. Boutigny a répété le lendemain l'expérience, en suivant la même marche, mais avec la précaution de pousser moins vivement le feu, et en ayant, d'ailleurs, l'avantage d'avoir le fourneau encore chaud de la veille.

» Enfin, pendant les travaux du jury international, il a été fait sur les appareils admis à l'Exposition de 1855 un grand nombre d'expériences. La chaudière qui nous occupe est un des appareils expérimentés, et notre collègue M. Tresca, sous la direction duquel l'expérience a été faite, a bien voulu nous en faire connaître le résultat, qui avalu à M. Boutigny une médaille de 2 e classe.

» Les faits obtenus par ces diverses expériences se résument dans le tableau suivant :

!»• EXPEMENCE

EXPÉRIEWCE