C0EP7. G
Le diamètre moyen du volant varie de 3,5 à 4 fois la course des pistons pour les machines à deux cylindres, et de 4 à 4,5 fois pour les machines a un ,seul cylindre, à haute pression, avec ou sans détente, sans balancier.
â05. Maximum de puissance qu^on peut obtenir momentanément d'une machine à vapeur sans condensation. Pour une machine donnée, ce maximum s'obtient :
i" £n diminuant ou mieux en supprimant la détente;
2* En augmentant la pression de la vapeur ;
3* En augmentant la production de la vapeur, c'est-k-dire la vitesse du piston,
Ea supprimant la détente, on peut parfois plus que doubler la force de la machine (451). Mais la consommation de charbon augmente plus qm proportionnellement au travail produit; die peut devenir 6 à 7 fois plus grande.
Dans rindustrie on fait de très-grandes chaudières, et Ton se réserve toujours une certaine latitude de pression (449, 495), dont on peut profiter dans les cas extrêmes, en ouvrant entièrement la valve ou le robinet régulateur de manière que la pression dans le cylindre soit sensiblement égale à celle de la chaudière. On peut ainsi augmenter momentanément de 15 à 20 p. 100 la puissance de la machine.
Quand le travail le permet, on augmente la vitesse de la machine ; ce
qui augmente proportionnellement sa puissance, sans que la dépense relative de chaVbon augmente sensiblement.
Quand on augmente la puissance d'une machine en supprimant la détente ou en augmentant la vitesse, la dépense de vapeur devient plus grande, et par suite sa production doit 8*accroître d'autant. C'est un résultat qu'on obtient d'une manière satisfaisante dans les machines à tirage par la vapeur, comme dans les locomotives. D'un côté le tirage est proportionnel à la dépense de vapeur, et de l'autre la production de vapeur est proportionnelle au tirage. La pression doit donc se maintenir dans la chaudière, et, théoriquement, on peut dire que la puissance de la machine n'a pas de limites.
804. Pour déterminer la 'puissance d'une machine en fonction^ il suffît de tirer la valeur de n de la formule (a) du n* 498, après avoir remplacé dans cette formule les lettres k, V, P, P', z et Zo P^r leurs valeurs déduites de rinspection de la machine.
Le coefficient k dépendant de l'inconnue n (498), on lui assigne une première valeur, de laquelle on déduit la force n. A cette valeur de n correspond une nouvelle valeur de A;, laquelle placée dans la formule (a) fournit une nouvelle valeur de n plus exacte que la précédente, et qu'on peut ordinairement adopter pour la valeur cherchée. Si l'on veut une valeur plus approchée encore, il suffit de calculer une autre valeur de n à l'aide de la valeur de k correspondant à la dernière valeur de n .
Le volume V = -V- x ^ x — .
Le diamètre d du piston est pris sur une garniture, s'il en existe une de démontée, ou bien on détermine le diamètre extérieur du cylindre, et l'on en retranche 2 fois ou 6 fois l'épaisseur de la fonte, selon que la machine est sans enveloppe de vapeur ou avec enveloppe.
La vitesse v du piston se déduit de sa course /, qu'on mesure directement, et du nombre N de coups doubles Ou de tours de volant par minute, nombre qu'il suffit de compter pendant la marche de la ma-
chine. On a t? = -77r-.
bu
Le degré — de détente est quelquefois indiqué sur un cadran. Dans
tous les cas, si la machine n'a qu'une vélocité limitée, on peut déterminer approximativement le point où commence la détente, en écoutant le bruit du passage de la vapeur sur la valve. Pour cela, on met quelquefois son oreille en communication avec la valve au moyen dune tige en fer.
Le manomètre donne la pression P dans la chaudière ; mais comme cette pression peut, pendant la marche, dépasser celle dans le cylindre de \ et quelquefois 2 kilogrammes par centimètre carré (449), on ralentit le feu jusqu'à ce que le mouvement de la machine commence à se ralentir; alors le régulateur est entièrement ouvert, les frottements de la vapeur dans les conduits diminuent seuls la pression, et pour les distances habituelles entre la chaudière et le cylindre, on peut supposer
que P est de i/4 de kilogramme par centimètre carré moins élevé dans le cylindre que dans la chaudière.
La contre-pression P' est de 4^,20 par centimètre carré pour les machines sans condensation (449).
i>OI». Machines à vapeur à condensation. Ces machines se distinguent en ce que la vapeur, après son action sur le piston, au lieu de s'échapper dans l'atmosphère, va se condenser dans un appareil appelé condenseur, d'où Ton extrait Teau provenant de sa condensation et celle qui a servi à la condenser, ainsi que Tair que laisse dégager cette eau, au moyen d'une pompe spéciale appelée pompé à air.
La contre-pression, au lieu d'être de 1 atmosphère et plus, soit de i\20 environ par centimètre carré (498), se trouve être réduite à la pression dans le condenseur, soit à 0^,15 environ par centimètre carré (449). Le travail produit par la vapeur étant ainsi notablement augmenté, on doit employer les machines à condensation toutes les fois qu'on a de l'eau en quantité suffisante sans qu'on soit obligé de l'élever d'une trop grande profondeur ou de la faire venir d*une trop grande distance.
La faible contre-pression qui résulte de la condensation permet de marcher à de très-faibles pressions, même inférieures à i atmosphère. Dans les machines de Watt (446), la pression absolue était ordinairement inférieure a 1**,25. Ces machines k basse pression sans détente ODt à peu près disparu, et si l'on en rencontre encore, il convient de mettre à côté une machine à haute pression sans condensation, dont La vapeur, après son action, se rend dans la chaudière de la première machine, d'où elle sort pour agir par détente dans le cylindre de cette première machine.
La condensation de la vapeur s'effectue par injection d*eau froide ou par contact avec des surfaces refroidissantes. Ce dernier mode n'est guère employé que pour la navigation.
S06. Condenseur à injec^ (ion. Pompe à air,
BBbAche k eau froide dans laquelle plongent Tensemble du condenseur ou injecteur G et la pompe à air P.
E tuyau communiquant avec la pompe de puits ou avec un réservoir et maintenant Teau k un niveau à peu près constant dans la bâche BB.
V tuyau amenant la vapeur s*échappant du cylindre dans le condenseur, où elle rencontre une gerbe d'eau lancée par une pomme [d'arrosoir montée à l'extrémité d'un tuyau T. Ce tuyau T ouvre dans la bâche, et roii
Fig. 157.
tèx v|t|
93S TnOISIËME PAKTIE.
y rigle l'entrée de Tcnji su moyeu d'un robinet qu'on mamentre i l'aide, d'an tige i s'éléiant jusqu'au-dessus du niTeia de l'eau.
A chaque coup de pisEon de la pompe P, i'eau du condenseor el l'air que laisse dégager l'eau eu s'échaulTant sont aspirés, puis élevés dans un réservoirll, d'eu l'aie 9e dégage librement, tandis qu'une partie de l'eau va i la pompe d'alimealioa de la chaudière par le tujau A, et que l'eicédant s'échappe par l'orifice de trop-plein 0. ,
L'ensemble de l'appareil est disposé et proportionné de manière que l'eau recouvre constamment les clapets m, n, o et le atuffîng-boi. On évite ainsi toute rentrée de l'air extérieur dans l'appareil, en même temps que la pompe P aspire convenablement Tàir du condenseur. Il est à remarquer que la pompe h air peut encore fonctionner quand l'un des clapets m et o est détérioré ou brisé. ■
Ce système, que Walt a appliqué à ses machines à basse pression, est k simple effet, et a l'inconvénient de tenir beaucoup de place.
L'appareil dit de Maudsiay ( fig. 158) est rendu moins volumineuï en plaçant la pompe à air P dans le condenseur même. La vapeur arrive par le tuyau V, à l'ouverture duquel l'eau ^'^- '"'■ est projetée en gerbe par une pomme d'ar-
rosoir, ou sous forme de deux lames par deux ouvertures rectangulaires i, t réglées par une plaque de tiroir. La vapeur étant obligée de traverser une gerbe ou deuï lames d'eau, elle se condense bien.
Tous les clapets et le stuffing-box étant constamment recouverts d'eau, on n'a pa si craindre les rentrées d'air extérieur.
Cette pompe, qui a encore l'inconvénient d'être à simple effet, peut fonctionner quand le clapet o est enlevé. Il en est de même quand le clapet o fonctionnant, celui m manque, et il est à remarquer que le clapet de pied m agissant par son poids contrairement au vide dans le condenseur, il est nuisible sons ce rapport. Il devient indispensable dès que le clapet o cesse de fonctionner, et dans tous les cas il diminue les variations incessantes du niveau de l'eau dans le condenseur, et rend la marche de l'appareil plus régulière et plus sûre.
La pompe à air à simple effet donnant le même nombre de coups que le piston moteur, il s'ensuit que le vide n'est fait qu'une fois dans le condenseur pendant que deux cylindrées de vapeur y arrivent. Afin d'obtenir un vide plus continu et correspondant mieux à l'arrivée de la vapeur, et cela tout en diminuant les dimensions de l'appareil, on a fait la pompe à air à double effet {Jtg. 159).
Cette pompe à air est horizontale, et pour éviter les rentrées d'air on place le stuffing-box dans une cuvette D maintenue pleine d'eau. La vapeur arrive par le tuyau V dans le condenseur C. Chacune des
St^
capacités B et et B' se fait un peu plus grande que le volume engendré
Pig. 159, par le piston de la pompe
dans une allée, afin d'être assuré que le niveau de l'eau ne s'abaissera pas au-dessous de ces capacités pour découvrir une partie de piston. Il en résulterait des chocs aux changements de direction, et des rentrés d^air nuisibles au . vide par le pourtour de la partie découverte du piston.
Pour certaines machines, la transmission de mouvement k une pomp« à air horizontale ne peut être directe, et il peut parfois y avoir avantage k incliner cette pompe sans rien changer au reste de Tappareit; seulement Tune des capacités B et B' est moins haute que l'autre. Pour certaines machines il conviendrait de placer verticalement la pompe à air à double effet; mais jusqu'k présent on n'y a pas réussi.
Le condenseur se place le plus près possible du cylindre a vapeur. 11 y en a qui touchent presque le tiroir.
Pour faciliter la mise en train, pendant laquelle le condenseur s'échauffe quelquefois, perd le vide et ne reçoit pas d'eau, il est bon de disposer un tuyau muni d'un robinet à l'aide duquel on envoie de l'eau dans le condenseur pour en chasser l'air et condenser la vapeur dès qu'elle arrive. En Angleterre, on préfère envoyer un jet de vapeur dans le condenseur avant la mise en train. Cette vapeur chasse l'air, puis fait le vide en se condensant.
507. Quantité d'eau nécessaire à la condensation de la vapeur. Capacité du condenseur et de la pompe à air. Pompe de puits.
Le poids d'eau nécessaire pour condenser la vapeur dépensée est donnée par la formule
Q(r — 0 = P(6S« — <'), d'où Q = ^^^?~ '.
<i poids d'eau nécessaire;
P poids de vapeur dépensé;
6bO nombre d'unités de chaleur contenu dans 1 kilogramme de vapeur. Ce nombre, qui varie avec la température de la vapeur (326), ne diffère pas sensiblement de la valeur réelle dans les conditions ordinaires des machines à vapeur ;
i température de l'eau avant la condensation. Elle est variable suivant la provenance de Teau et la température de l'atmosphère; mais, en général, elle est comprise entre *0» et 25*. Pour l'eau de rivière, il faut tout calculer d'après la température la plus élevée 25". Pour l'eau de source qui n'a pas eu le temps de s'échauffer à l'air, on peut adopter 10<? ;
f température de l'eau après la condensation.
Supposant P = 1 kilogr., t ^ 25" et t' = 40% on a
C'est ainsi qu'a été calculé le tableau suivant.
Tableau : V de la quantité cTeau nécessaire pour condenser à différentes températures 1 kilog. de vapeur; 2" de la tension de la vapeur dans le condenseur, en kilog, par centimètre carré (330); 3» du volume d'air introduit par Veau dam le condenseur^ en négligeant teffet de la dilatation et en supposant que la tension de cet air est égale à celle de la vapeur; dans cette hypothèse, la tension de Vair s* ajoutant à celle de la vapeur, la tension dans le condenseur est le double de celle consignée dans la deuxième colonne du tableau.
