CHAUDIÈRES A VAPEUR

I sifflet d'alarme ;

t floiieur da slfllel d'alarme;

i' coDirepoids de ce flotteur;

K èoupape de sûreté chargée par rinlermédiaire d'un leyler ;

L indicateur à flotteur ^, et i contrepoids V, du niieau de l'eau dans la chaudière;

M tube en Terre placé au devant du fourneau, et indiquant le niyeau de l'eau dans la chaudière;

N, N' robinets indicateurs du niveau ; l'un doit toujours donner de l'eau, et l'autre de la vapeur ;

0 embrasure en Tonte formant l'ouverture du foyer, et sur laquelle se fixe et s'applique la porte ;

Q lige servant à manœuvrer le registre qui règle le tirage , en permettant de fermer plus ou moins le canal qui conduit la fumée i la cheminée;

e^ e' parties en briques réfractairea.

La figure 6Zi est, à Téchelle de l/ûO, la coupe perpendiculaire à Vaxe d'un fourneau et â^une chaudière à bouilleurs.

Kg. 64.

A chaudière ;

0 cendrier;

C grille ;

D, D', D" carneaux. La fumée va du foyer â l'autre extrémité de la chaudière par D ; elle revient audevant de la chaudière par D', et elle s'en retourne derrière parD"; pour de là aller à la cheminée;

N,N bouilleurs;

0,0 cAan(ie/i«r5 en fonte;

P, P cuissards; ils é ablissent la communication entre la chaudière et les bouilleurs;

e, tff e" parties en briques réfrac talres.^

508. Transmission de la chaleur à travers des plaques -métalliques. On admet en physique que la quantité de chaleur qui passe à travers une plaque homogène à faces parallèles , est proportionnelle à la dliTérence des températures des deux faces de la plaque, et en raison inverse de son épaisseur. M. Péclet a cherché à vérifier cette loi par expérience ; et il a reconnu que pour des plaques métalliques, chauffées d'un côté par Teau ou par la vapeur et refroidies de l'autre par l'eau, l'Influence de l'épaisseur des plaques dispirmiMnit

394 BflUiliÈaii PAUTIB.

quand on ne renourelalt pas convenablement Teau en contacl avee leurs faces; mais que la loi relative à Tépaisseur se Téilâait quand Teatt était vivement agitée. M. Péclet a aussi reconnu 4tie lit quantité de ehaleuf qui passerait en une seconde à travers une plaque de plomb de 1 mètre carré de surface et de O^^OOi d'épaisseur, pour une différenee de température de 1*" entre les deux faces, serait de 3,8/1 «nitéë. Alors, en admettant les coefbôiënts dé ôoilduétibllité âôs métaut du tl* 251, la quantité de chaleur qui passerait à travers une môme plaque placée dans les mêmes circonstances, serait pour :

L'or «1.39

Lcplalloe S0.99

L'argent 10.81

Le euiyre 19.16

uroDte 49.28

Le fer S:01

Le zIdc 7.77

L'élain. 6.60

Le plombi . « . . 3 84

Le marbres . ; . < 0.50

La porcelaioc. . • 0.36

La terre cuile. . . 0.24

D'après Clément, une plaque de cuivre de i mètre carré dé surface et de 2 à 3 millimètres d'épaisseur, dont une faoe est chauffée par de la vapeur à 100% et dont Tautre est refroidie par de l'eau à 38*, condense par heure iOO kilog. de vapeur; ce qui fait seulement 0,îl d'unité do chaleur qui passent à travers la plaque, par seconde et pour une diiTérence de température de 1*. D'après MM. Thomas et Laurens, aft moyen d'un tuyau en cuivre d'un petit diamètre, on aurait condensé ftoo kil. de vapeur par mètre carré de surface de tuyau, par heure et pour une différence de température de àô''; eë qui ferait 1,36 unités de chaleur qui passeraient à travers 1 mètt*e carré de surface de tuyàti^ pftr seconde, pour une différence de tetiapérature de l^ On doit sans doute attribuer l'excès de ce résultat sur celui de Olément, à ce que l'air étant chassé dans le tuyau, il n'empêchait pos le contact de la vapeur avec les parois refroidissantes. D'après ces résultats et celui dli tableau précédent, on volt la différence ènortne de chaleur qui passe à travers une plaque de cuivre , suivant qu'oh ttgite ou non le liquide m contact (consulter l'article Chauffage),

Lorsqu'on échauffe un liquide par un gaz , comme dans led ëhaudlères à vapeur, ou un gaz par un autre ^ c^ththe duns lés éalorifèhasi on peut, dans la pratique, négliger l'influence de l'épaisseur du itiéiaU

50ÔI Métaux employés à la fitM^sOtion des chaudièfi^ û wtpettr. Prw. ces métaux sent la fbnte, la tôtè et le cuivre roUge (Si6); mais on emploie généralement la tôle , & eàuse de sa grande téhaeitÀ et de 80Û prix modéré; cependant, pour les petits appareils, 11 convient d'employer le euivre, qui se courbe faeilement sur un très-petit rayon.

D'après les expériences de Tredgold et celles de Giément Desormes, la fonte, la tôle rouillée et le cuivre noirci laissent passer à peu près la même quantité de chaleur dans le même temps, la fente étant au premier rang et le cuivre au dernier; dans les chaudières à vapeur» la cou^e de suie tend encore à rendre égaux les effets de ees métaux.

cHAumfenes A tapèlb. 395

Le pHk de TlBote des ehandières erdiBaii^es est, poiîr 100 kilog.^ 90 rr. pour c^les eit tùle ; 400 fi^« pour tîOlles en coiihi^^ et AO f^; pour éOUes en fonte.

Les Vieilles chaudi^^ se revendent) pout* 100 kilog.) ji5 à âo ft*;, suivant leur étati si elles sont en tôle ; 950 fri si elles sont en cuivre, et là fr; si elles sbnt en fsnte*.

La durée relative de ees diverses ehaudières est une coûsidérati(E>n très-'importante qui doit guider dans leuf bboix; mais cette durée, qui dépend des qualités de la matière dont la chaudière est fabriquée « de Tusage de la efeaudlère et de la aiimière dont le fëu est conduit, est tout à fait indétenaihéë ; toiit ce que Ton peut dire, c*est que) toutes choses égales d'ailleurs, les chaudières en cuivre ont Une plus grande durée que les autres. Ce sont surtout le capital premier et son intérêt qui donnent Tavantage aux ohaddières en tôle et en fbnte sui^ celles en cuivre) on redette les chaudières eh ibnte à cause dis leur édât facile par uB chàngeinent brusque de température^

M. Bardieii aîné, associé de la maison de chaudronnerie de M"* Decoudufl) nous commahique la note suivante t

u Le prix des chaudières à vapëiir tarie suiVailt leur forme , leur tiiUbre, qui détermine Tépaisseur) et leur fbrce en chevaux.

» Planant pour point de départ la forme ordinaire à deux bouilleurs, et le Mmbre 0| on peut compter en moyenne, pour les chaudières en tôlO) 1»6 kilog. par forée de cheval » au prix de loo fn les loo kilog., et pouf^ cdles es cuivre, 250 kile^. par6h'evid, au prix de A60 (t. les 100 kilog«

« Les progrès de la chaudronnerie ne permettent pis d'être exclusif. quant à ces données ) il fkut tenir éompte des fbrmes nouvelles qui viennent chaque Jour apporter des économie comme poids < comme volume ) eemme vapôHsatIbn. Des chaudières sonttùbulafi^eS) horizontales ou verticales; d'atttres soûl'tubulaires et à fbyef intérieur, twtne locomotive et locomobile. On he petit rien t)iiâeiser quant au prix de ces chaudières, d'une construction assez difficile ; cependant on peut compter en moyenne sur 150 fr. les 100 kilog. pour le fer, et sur /iSO fr. les 100 kilog. pour les tubes.

» Le prix de revente des vieilles chaudières est de 15 fr. les 100 kilog., vu qu'il faut tenir compte de leur démolition, les maîtres de forges n'achetant que des menues ferrailles. »

307. Surface de chauffe des chaudières à vapeur. D'après M. Christian, un mètre carré de surface de chaudière en fonte, entièrement plongé dans la flamme d'un feu violent, produit 100 kilog. de vapeur à l'heure. Clément a obtenu les mêmes résultats pour une chaudière en cuivre de 3 millimètres d'épaisseur placée dans les mêmes circonstances.

Ou n'a pas d'expériences bien concluantes sur la puissance de vapo-

396 DEOUtn PART».

ris&tion de la surface en contact avec les carneaux. Les chaudières curdinaires les mieux établies, c'est-à-dire celles qui produiseot de 6 à 6,50 kilog. de vapeur par kilogramme de houille, avec dégagement de fumée & 300*, ne produisent en une heure que de 16 à 20 kilog. de vapeur par mètre carré de surface de chauffe totale. Des constructeurs adoptent quelquefois 26 kilog. ; mais il vaut mieux déterminer la surface de chauffe en ne comptant que sur une production de 20 kilog. aa maximum. Les chaudières d'établissements de bains ne produisent que 12 kilog. environ de vapeur, ou mieux ne laissent passer que la quantité de chaleur équivalente à cette production , par mètre carré de surface de chauffe et par heure. Les chaudières de bateaux en produisent de 30 à 36 kilog., mais elles consomment beaucoup de combustible.

La surface de diauffe se compose de la surface totale des bouilleurs et de la partie de la surface de la chaudière comprise auniessons du niveau supérieur des carneaux, niveau qui se trouve à 0^10 ou 0^12 au-dessus de Taxe de la chaudière; les parties des bouilleurs et de la chaudière en contact avec les murettes qui divisent les carneaux sont ' regardées comme surface de chauffe.

Dans les locomotives, on admet que chaque mètre carré de la sor&ce de chauffe qui voit le foyer produit trois fois plus de vapeuf qu'un mètre carré de surface de tuyau, et que, en considérant comme surface de chauffe {dite surface de chattffe réduite) , la surface qui voit le foyer, augmentée du 1/3 di la surface des tubes, chaque mètre carré produit de 120 à 160 kilog. de vapeur à Theure (Voir la A* partie).

Connaissant la quantité de vapeur à produire, on détermine facilement, d'après ce qui précède, la surface de chauffe nécessaire, et par suite les dimensions de la chaudière.

Lorsque l'effet à produire exige deux chaudières, il convient d'en établir trois, afin que toujours une d'elles soit en réparation pendant que les deux autres fonctionnent; par là, on évite les interruptions de travail*.

CRÀCBIÈRB9 A YAPIUR.

TABLBAV det expérienets de M^ Cave sur U$ t^midièrei avec ou Mfw bomllenrs.

SniPACB

degriU*

«éelaèL uni».

mètres

delà

celle de U ffrlUe.

NATUBB DU OMOUSIiBLE.

Chaudière de 4 mètre de diamètre et 8 mètres de longueur, sans bouilleurs. La flamme Ta au fond , en conUct avec la moitié du fond et de la partie latérale de la chaudière, et revient au devant en contact aiec l'autre moitié, pour 8*en retourner A la cheminée par un conduit isolé , au milieu duquel est le tube réchauflénr, de 0^.30 de diamètre et de 6".S5 de longueur chauflTée.

id.

id, id.

id.

eao froide.

id.

tttberéeh.

id.

id..

id.

I GaiUetle de Denaln«

Toulrenant.

Grosse gaill. de Denain.

Gain, de Denain.

Fin Denain, pas. à la claie.

Gaill. Impure.

Gain, passée à la claie.

Gaiil. de Denain.

9« Même chaudière sans bouilleurs ni retour de ftimée. La Qamme Ta directement à la cheminée en léchant toute la surface de chauffe.

Presque pur St.-Êtienne.

eau froide.

id.

BBCIlftn 9A1VU.

de U

■ètrw etrréi.

ehanffBà MUed« !■ nito.

tr«i»»tfit«-

■OOIUB en kfloframmef.

déelH cArréde

nrr. d«

Mr nèm carré de terf. dt

•■uBfruiw

par heire et par n. e. de ftrf.de

klTd

kh. de

NATUmC m COMratTBLB.

3* Chaudière de 4 «00 de dUnièlre e( de 8^.30 dft longueur, i booilleurf de 0«, diamèire. U flamme fi au fon j , en oontacl dfee le fond de la chaudière et les

S4t du

contour de« bouilleurs, reyieni'an devant en coquet â la fols aiec le reste de la s^rUee de chauffe, et s'en retourne par le canal du tube rèchauffeur.

id.

eau froide.

ÙM

id.

idl

iul)e rteb.

id.

Gain. i$ D^iln.

4* Chaudière de 0».80 de diamètre et 4e 5«.88 de longueur, à deux bouilleurs de 0«.40 de diamètre, sans retour de (umèp. La flamme ya directement â la cbemipèe en léphant à la fois tout le contour des bonille^rs «t la n)oiUé de celui de U chaqdièrç.

id.

e^u froide.

id.

Mélange de Tontvenant , Saint-£ tienne et Oenain.

5« Même chaudière i deux bouilleun, avec retour simultané de flamme 4» chaqqg c6té, tl fuite à la cheminée par le canal du tube réchauffeur.

id.

tuberéeh.

id.

i Toutfenanl e\ Denaln.

I Gaill. de 1>ena|n.

Gain. 49 CommentTf,

D'après ce tableau, la quantité moyenne de vapeur produite par mètre carré de surface de cbaniTé totale et par h$ure est de 22^,25.

Ce tableau fait ?o(r aussi que \en chaudières à bouilleurs ne sont pas aussi avantageuses qu'op pouvait le supposer; p'cst ce qui f^jt que depuis quelque temps dos constructours suppriment les bouilleurs, et

chàcdièreb a vàpbur. :>99

se eonleutent de mettre latéralement et parallèlement à ia chaudière des tnbes chauffés par la famée, et dans lesquels Teau circule avant de pénétrer dans la chaudière.

Le faible rendement des chaudières à bouilleurs est dû à ce que la vapeur qui se forme dans les bouilleurs ne trouvant pas un écoulement assez facile par les cuissards , qui sont trop petits et en nombre insuffisant , les bouilleurs, qui devraient former la partie la plus active de la surface de chaufie, ne produisent que Teffet de tubes réchauffeurs.

Enfin y de Texamen de ce même tableau, il résulte que la quantité moyenne d'eau vaporisée par kilogramme de houille a dépassé 8 kilog. dans les deux circonstances suivantes :

i' Chaudière cylindrique sans bouilleur, à circulation dans deux galeries et un conduit allant à la cheminée (Si* de circulation totale et 2 coudes) , le rapport de la surface de chauffe à celle de la grille étant 7,6 , la surface de chauffe i2»,5 , et la quantité totale de houille brûlée, 39^,5, c'est-à-dire 0\^k par décimètre carré de surface de grille.

3" La chaudière précédente avec tube réchauffeur, dans les mêmes circonstances de circulation, le rapport de la surface de chauffe à celle de la grille étant 19, et la quantité tpjale de bouille br<)}ée étant 37S15 en moyenne.

Des expériences de M. Gavé , il paraît résulter que le rappqrt de la surface de chauffe à celle (l^ la grille étant 17, et la surface de la griile un décimètre carré par 0^,40 de houille à brûler, on*se trouve dans les conditions les plus favorables pour obtenir 8kil. de vapeur par kil. de charbon ; mais il convient de considérer 0^,40 comme étant une limite inférieure.

Dans les chaudières de M. Farcot, les bouilleurs sont remplacés par U tubes plao^ parallèlement à la chaudière et à côté de celle-ci. L'eau s'échauffe ea circulant successivement dans les tubes, en sens contraire de la fumée, avant de se rendre dans la chaudière, sur laquelle se trouve l'unique prise de vapeur. Une chaudière de ce système, qui a valu à son auteur la pooitié du prix de 10,000 francs proposé par la Société d'Encouragement, a produit les résultats suivants :

Dorée de Pexpérienoe O'^fSS"»

Pulttaoce au frein. . , 30«b,75

Diamëlre du corps de U chaudière • • 4"* ,00

/d. de chacun des 4 bouilleurs 0*,40

Longueur de la chaudière el des bouilleurs 6«b,00

Surface de chauffe totale 39b,00

Id. de grille. 0»,84

nouille anglaife de roche brûlée, par fofce de cbeTal et

par heure. 4^, 39

Eau totale dépensée par kilogramoDo de bouille. . • . • 7k,4â5

M par cheval et par bture 9k,803