II

io9>ï7

ii58,a9

io3,86

io98,43'

0 iS

0 laS

On se tromperait beaucoup si l'on pensait avoir même une valeur approchée de l'effet utile produit avec les machines à vapeur /^aii moyen des tableaux, pages 376 et 378. Ils donnent simplement un maximum qui malheureusement surpasse de beaucoup la réalité des choses.

D'après le tableau ci-dessus, si l'on, veut

calculer le combustible dépensé et Feffet produit par une machine à vapeur agissant sous la pression d'une atmosphère et un quart, cette machine ayant la force de dix chevaux , d'après le système de Watt, et produisant en vingtquatre heures une force de 78 dynames , on trouvera que la quantité de combustible consommée en vingt-quatre heures est de 1 . 1 00 kilogrammes.

Chaque kilogramme de charbon peut donner 7.o5o thermes, lesquels divisés par 65o, qui sont nécessaires à la production d'un kilogramme de vapeur, donnent 1 o^^\g^ de vapeur, et ceux-ci, multipliés par i.ioo, donnent i2.o34 kilogrammes de vapeur.

La production de mille kih>grammes de vapeur, à une atmosphère et un quart, permet de disposer d'une force représentée par 17,^9 dynames. Il faut donc multiplier ce nombre par 12.0349 ce qui donne pour produit 215^29 dyuames; tandis que la puissance réellement produite est seulement de .73 dy- . names. Ainsi, les deux tiers de la force, telle que la théorie l'indique, sont perdus dans le jeu des machines. Par exemple, au lieu de i2.o34 kilogrammes de vapeur produite, le système de fourneaux et dé chaudière de Watt n'en produit au plus que 5.8v.»o, c'est-à-dire, un peu moins que la moitié de la chaleur déve-

38o DTNAMI£.

loppée par la combustion du charbon. Les autres déperditions de force sont effectuées dans le cylindre , par la condensation avec Teaii réfrigérante, par l'échappement de la vapeur au pistoi^, par les pompes de service employées pour Textraction de l'eau chaude et de l'air qui sortent du réfrigérant , par les frottements , etc.

Il faut donc regarder les tableaux précédents comme des indicateurs bons en eux-mêmes, pour nous éclairer sur la production de la chaleur et sur l'effort absolu qu'elle est susceptible de produire, et comme donnant des termes de comparaison susceptibles d'indiquer jusqu'à quel point , dans la pratique , on s'approche des effets rationnels.

Si l'on considère dans leur ensemble les différentes manières d'employer la force de la vapeur , on verra d'abord qu'on peut l'employer à basse pression, par la seule puissance qui résulte de la production de la vapeur à loo degrés, sans détente ni condensation. Lorsqu'on laisse ensuite la détente produire son effet, on ajoute une nouvelle force à la première, ainsi que Watt l'a remarqué, et suivant les proportions qu'il a indiquées.

Lorsqu'on produit la vapeur à une pression supérieure à celle de la simple atmosphère , on peut profiter simplement de la force de la vapeur sans condensation, en laissant perdre

DOIJZIÈME LEÇON. 38l

à chaque fois la vapeur produite. On peut ensuite ne laisser échapper cette vapeur qu'après ravoir laissée se détendre jusqu'à la simple pression d'une atmosphère. On peut encore ajouter à cet effet , en condensant la vapeur produite. Enfin , on peut porter plus loin l'effet utile,* en poussant la détente au-dessous de la pression atmosphérique. Ces différentes combinaisons , dont chacune ajoute au résultat total , son effet particulier , donnent lieu à diverses combinaisons de machines. Nous montrerons , dans la XIIP. leçon, œmment, avec le système de Watt , on opère à basse pression et même à une pression qui peut aller jusqu'à une atmosphère et demie, en profitant à la fois de la détente et de la condensation. Dans la XIV®. leçon , nous parlerons des combinaisons qui ont lieu pour ce qu'on appelle les moyennes pressions et qui vont jusqu'à quatre et cinq atmosphères , et pour les machines à haute pression qui agissent à un plus grand nombre d'atmosphères.

M. Christian a fait, sur la production de la vapeur, des expériences que nous allons rapporter succinctement. Il s'est servi d'une chaudière de fonte fort-épaisse , exactement fermée par un couvercle de même matière, rodé sur ses bords avec ceux de la chaudière, et solidement fixé par plusieurs boulons. On a pris tontes

382 DYNAMIE. •' *

les précautions pour que la fermeture de couvercle fût parfaite. Un thermomètre ceriti gracie pénétrait dans l'intérieur de la chaudièr par une boîte à étoupes ajustée avçc soin sur couvercle. Un court tuvau coulé du même j avec le couvercle, s'élevait au milieu de celui-ci il portait une bride sur laquelle on fixait sucîcessivement des plaques de cuivre présentant des orifices de diverses figures et de diverses dimensions. Un petit cylindre solide en cuivre, suspendu au bout d'un fil de cuivre très-fin et fixé à un levier d'équilibre , servait de flotteur et faisait connaître le niveau de l'eau dans

la chaudière; ce qui permettait d'apprécier les *• quantités d'eau évaporée. Un petit manchôh de toile métallique recevait le flotteur dans l'intérieur de la chaudière et le maintenait en repos, malgré les secousses de l'ébullition. Un autre tuyau , débouchant près du fond de la chaudière, traversait le couvercle sur lequel il était bien joint jiar une bride à vis et à garniture; il communiquait avec un corps de pornpe foulante destinée 5 fournir de l'eau à la chaudière. Surface totale intérieure de la chaudière, 3.G40 centimètres quarrés. Les 10 litres d'eau, qui d ordinaire formaient la charge de la chaudière, étaient en contact avec une portion de surface intérieure de cette chaudière , égale à ï .8()5"""'"*",82. Le foyer était aussi grand que la

<^udière pouvait le comporter par ses diraensionSy et disposé de manière que la flamme, circulât à l'entour de la chaudière , avant de passer dans la cheminée. Le tirage du fourneau était parfait; on le> modérait à volonté et fort-aiséxnent. Sans eau , le fond de la chaudière aurait pu rougir très-fortement, avec le feu qu'on ctait le maître de faire durant les expériences. Quand le feu était poussé le plus possible, le tuyau de tôle formant la base de cheminée était constamment rouge, dans une hauteur d'environ 4 décimètres.

Première série d'expériences , pour déterminer là production de la vapeur et son dégagement par divers orifices, avec le feu le plus fort qu'on pût entretenir dans le fourneau et qu'on maintenait avec soin à ce degré d'intensité. Hauteur du baromètre, 765 millimètres : i®. ouverture rectangulaire ayant 12 millimètres de long sur 3 de large. Il résulte de douze expériences , que la température de l'eau et de la vapeur est restée dans la chaudière a io5 7^ degrés. Avec la chaleur qu'on employait, un litre ou kilogramme d'eau se vaporisait en 3 mitiutes.

20. Ouverture rectangulaire ayant *^6 millimètres de . long sur 3 de large; température maximwn dans la chaudière , r 1 5 degré^s ; un litre d'eau s'est vaporisé en 3 minutes.

3**. Ouverture rectangulaire ayant 3 millimè-

384 DYNAMIE»-

très de long sur 3 de large; température /wû^xî-^ mum de l'eau dans la chaudière, i38 degrés un litre d'eau s'est vaporisé en 3 minutes.

4^. Ouverture circulaire de 2 5 millimètres (^ diamètre; température maximum 100 degrésun litre d'eau s'est vaporisé en 3 minutes.

0^. Ouverture circulaire de 12 ^ millimètres de diamètre : tempe'rature dans la chaudière roi degrés; un litre d'eau s'est vaporisé en 3 minutes.

6<>. Ouverture circulaire Çr^'^10 de diamètre; température maximum dans la chaudière, 112 degrés ; un litre d'eau s'est vaporisé en 5 minutes.

7®. Le couvercle de la chaudière étant ôté, température dans la chaudière j 00 degrés ; 9 litres d'eau vaporisés en 27 ^ minutes.

Il résulte de cette première série d'expériences que la production de la vapeur exige la même quantité de combustible, quel que soit le degré de tension auquel on porte cette vapeur.

Ces expériences montrent en même temps comment on détermine la moindre ouverture des orifices pour obtenir de la vapeur à une tension donnée ou siiïiplement de la vapeur à 100 degiics.

De ces expériences M. Christian conclut que la surface d'ouverture la plus petite possible dans une chaudière, pour ne produire en jet continu que de la vapeur à loo degrés , doit être

à peu près la i.ooo*. ou la i.aoo\ partie de la sur&ce de l'eau exposée au feu.

Rapport de là surface de Élévation de la température r orifice à la sutface de de la vapeur y en sortant

4^eau exposée au feu. par cet orifice,

i.ooo à laoo 100 dc|»rc8.

lo.Sai ii5

ai.o4^ , i58

Les expériences qui viennent d'être citées font voir que -^ de mètre quarré de surface de chaudière exposée au feu , produisent par minute un kilogramme de vapeur; résultat trèssimple et très-facilement applicable dans la pratique. Il faut observer, cependant, que ce résultat correspond au feu le plus fort qu'il soit possible de produire sous une chaudière; feu qu'on ne fait pas dans la pratique habituelle. Par conséquent, on doit considérer comme un maximum y le résultat que nous indiquons. Avec un feu ordinaire, entretenu régulièrement et sans trop le pousser, on n'obtient qu'entre le tiers et la moitié de la quantité qui vient d'être indiquée.

Deuxième série (ï expériences , servant à déterminer le temps de l'écoulement d'un litre d'eau en vapeur, par divers orifices; la température moyenne de l'eau dans la chaudière ayant été maintenue à loi degrés centigrades pour tous les orifices. Hauteur du baromètre, 767 mil-

T. III. — Dynam. 4g

386 DTNAMIE.

limètres : i®. ouverture rectangulaire, 12 millimètres sur 3. Un litre d'eau vaporisé par cette ouverture en 8 ^ minutes ; a®, ouverture rectangulaire de 6 millimètres sur 3 ; durée moyenne de 1 evaporatioa d'un litre d'eau par cette 'ouverture, 18 minutes.

3®. Ouverture rectangulaire de 3 millimètres sur 3 ; durée moyenne de l'évaporation d'un litre d'eau par cette ouverture , 34 minutes.

Dans ces expériences , il a fallu modérer le feu pour ne pas dépasser i o i degrés centigrades; ce qui explique la plus longue durée de la vaporisation de l'eau. Par conséquent, avec un orifice dont l'aire serait la 526o'. partie de la surface de l'eau exposée à un feu assez modéré pour ne pas élever la vapeur à plus de i o i degrés centigrades, ~ de mètre quarré ne suffiraient qu'à la vaporisation d'un kilogramme d'eau en 3 minutes.

Les expériences qui viennent d'être citées font voir que la durée du dégagement d'un poids donné de vapeur, par un orifice, est à peu près' en raison inverse de la surface des orifices; ce qui démontre que la vitesse avec laquelle la vapeur sort par les orifices , est proportionnelle à la surface de ces orifices : résultat remarquable. Il importe de remarquer aussi que nous parlons d'orifices assez petits pour permettre à l'eau de s'élever au-dessus de io5 degrés.

La première série d'expériences a démontré

DOUZIÈME LBÇOif. 887

qu'au de là d'une certaine ouverture , proportionnellement à la surface de l'eau exposée au feu , l'eau ne s'élevait plus qu'à i oo degrés comme si le couvercle de la chaudière était complètement enlevé.

. Troisième série d'expériences pour déterminer la durée de l'écoulement d'un poids donné de vapeur , par une ouverture constante de 9 millimètres quarrés , à différents degrés de température : avec une élévation du baromètre égale à 762 millimètres.

Température de la vapeur Temps mis par la vapeuf

dans la cliaudière, , à passer par r orifice,

io5 degrés i3 minâtes.

iio. , 8 I

Quatrième série d'expériences , où Ton augmente la température de 10 en 10 degrés.

loo degrés 4o minutes.

iio 8 4

Dans les expériences ci-dessus , l'aire de l'orifice par où s'échappe la vapeur est à la surface le l'eau exposée au feu, comme i est à ai. 142. >tte proportion peut être employée en grand.

Il est très-remarquable qu'à 100 degrés la du-

388 DYNAliI£.

rée de Técoulejuent d'un kilogramme de vapeur^ soit de 40 minutes; tandis qu'à jao degi^és, eil^ n'es|; que de 5 ^ minutes. . 0n. doit remarque:^^ qu'à cette dernière température^ la vapeur 11^ supporte pas seulement une p^ression presque 4Quble> mais . qu elle possède une densité à peu près double ; de sorte qu'un nombre doùUe de i^plécules passent à la. fois parla même ouverture, avec une vitesse beaucoup plus grande.

La matière des tuyaux de conduite , leur longueur et leur diamètre influent pour afïaiblir plus ou moins la température , et , par conséquent, la tension de la vapeur qui s'écoule par ces tuyaux, dans un temps donné. M. Christian a fait sur cet objet plusieurs expériences que nous devons indiquer. Il s'est servi de tuyaux de conduite en plomb , parce que ce métal est moins bon conducteur que le cuivre ou le fer.

Première série (T expériences , avec un tuyau de plomb, ayant 12 mètres de long sur 9 millimètres de diamètre intérieur.

Température de la vapeur , Tempe'rature à la sortit,

à l'entrée du tuyau.

100 degrés 99 i

loi 99-7

io3 loo

no loi I

ii5 io3 I

1 18 io5

Deuxième série (T expériences j en couvrant »ute la longueur du tuyau avec des lisières $ drap.

100 degrés 99

»oi 99 7

io3. 99 I

II O lOlj

ii5 io3 \

118 io5

Troisième série (T expériences^ avec le tuyau •écédent, couvert de lisière et réduit à 8 mètres î longueur.

loo degrés 99 T

io3 100

IIO 102 J

ii5 io5

Quatrième série cT expériences ^ avec le tuyau ) 8 mètres , sans lisière.

loo degrés 99 î

loi .' 99 I

io3 ICO

IIO loa j

fi5 io4 f

Cinquième série d'expériences , avec le tuyau diiit à 4 mètres de long , sans lisière.

SgO DTNAMIE.

100 degrés 99 ^

loi 99 f