I.Sàs
Tension du mélange . . Atmospb.
Température du mélange. Degrés.
Travail de la détente
Chaleur restant dans le mélange. Gai.
Si nous ajoutons les travaux successifs produits par les détentes seules, nous obtenons 87 928 kilogrammètres.
Le travail produit par la détente isothermique seule de 1 mètre cube d'air à 6 atmosphères, se détendant du volume 1 au volume 5, est :
1 mètre cube X 6 atm. X 23 793 log 5 = 99 783 kilogrammètres.
Le travail produit par la détente adiabatique seule de 1 mètre cube d'air à 6 atmosphères et à iOO<> centigrades, se détendant également du volume 1 au volume 5, est :
6 X 1^«293 X 2730 ^! nfy> X 0»M7 X 425 (T - T).
Nous avons déjà dit que les températures absolues T et T' avant et ^près la détente sont liées par la relation :
Gomme :
donc :
T = 373«, on en déduit : T = 193«
et, par suite, l'expression ci-dessus du travail donne 73193 kilogrammètres.
La moyenne arithmétique :
des travaux fournis par les détentes isothermique et adiahatique, se rapproche bien du nombre de 87 92S kiiogrammètres fourni par la détente adiabatique du mélange d'air et de vapeur. Nous pouvons donc dire que le travail dût à la détente adiabatique seule d'un mélange d'air et de vapeur à 100<> centigrades et à la pression totale de 6 atmosphères est légèrement supérieur à la moyenne des travaux fournis par les détentes adiabatique et isothermique d'un même volume d'air sec à six atmosphères et à 100^ se détendant dans les mêmes limites.
La figure 8 donne la disposition adoptée par M. Mékarski pour le réchaufifage. C'est un cylindre vertical de O^SO de diamètre fermé haut et bas par des calottes; il est construit d'une manière analogue aux réservoirs d'air, car il doit pouvoir supporter les mêmes pressions. L'air comprimé arrive à la partie inférieure, traverse verticalement l'eau du cylindre et s'échappe à la partie supérieure pour traverser le régulateur. Le petit cylindre percé de trous placé à l'orifice du régulateur est destiné à arrêter l'eau entraînée.
Les mécaniciens ont donné le nom de bouillotte à cet appareil de réchaufifage; on le remplit d'eau à 160® centigrades environ, en même temps que l'on charge les réservoirs d'air comprimé ; ce remplissage s'effectue par le second robinet du tuyau qui aboutit au fond du réchauffeur.
Il est facile de voir qu'un faible poids d'eau chaude suiBt pour réchauffer l'air et le saturer de vapeur. Si nous avons, par exemple, une provision de 200 kilogrammes d'air à 50 atmosphères, il faudra, pour élever sa température de ib^ à 100<> :
200^« X OcfM7 X 850 = 2890 calories.
Ce poids d'air débité conformément aux hypothèses que nous avons admises dans nos calculs occupera environ 30 mètres cubes à 5 atmosphères. Ces 30 mètres cubes saturés de vapeur à 100« emporteront :
30 X ^^^ 606 de vapeur,
et 30^8 X O^^» 606 (606 + 0,305 X iOO^) = 11 562 calories.
Fia. 8. — Appareil de réchaaHage, ^J
La provision d*eau devra donc fournir, pour réchauffer Tair et le
saturer de vapeur :
2 890 + il 562 = 14 452 calories.
Or,- le poids d'eau emmagasiné dans une bouillotte à 160^ est de
300 kilogr. L'approvisionnement en calories est donc :
Quand l'approvisionnement d'air sera épuisé, il restera encore dans
la bouillotte :
48 000 — 14 452 =: 33 548 calories,
et la température de l'eau de la bouillotte sera :
On voil combien le réchauffage est facile par ce procédé.
Avant de terminer ce paragraphe, nous avons encore une conclusion à tirer des chiffres qui précèdent ;
Si nous supposons l'air emmagasiné dans les réservoirs de l'automobile à la pression de 45 atmosphères, le travail dépensé à l'usine pour comprimer un mètre cube de cet air est approximativement de :
23 793 log 45 = 39 335 kilogrammètres.
Le travail moteur dû à la pression atmosphérique est compensé par le travail d'introduction de l'air comprimé dans le réservoir.
Si l'air est à 15<», le mètre cube pèse i^« 23, ce qui donne pour travail de compression rapporté au kilogramme d'air :
Voyons, d'autre part, le travail retiré d'un kilogramme d'air employé dans les cylindres de la locomotive.
Nous avons vu ci-dessus que le travail fourni par la détente adiabatique d'un mélange d'air et de vapeur à lOO*' centigrades et à la pression totale de 6 atmosphères est de kgm. 87.928
A ce travail nous devons ajouter celui que produit le mélange fonctionnant à pleine pression au commencement de la course : 6 atmosphères X 10333 kilogr. X 1 mètre cube. 61.998
Total en kilogrammètres 149.926
Mais nous devons retrancher le travail dû à la contrepression atmosphérique pendant toute la course : 5 X 10 333. 51 .665
Reste pour travail effectif du mètre cube d'air saturé, kgm. 98.261
Or, dans le mélange à la lension totale de 6 atmosphères, la tension propre à Tair est de 5 atmosphères. Par suite, dans le mètre cube de mélange à lOO», il y a un poids d'air de :
bXl''293x|^ = 4k'74.
Il en résulte qu'en défmitive le travail fourni par un kilogramme
d'air est :
Comparons ce travail produit par un kilogramme d'air, au travail
dépensé pour le comprimer à 45 atmosphères, nous aurons ainsi le
rendement cherché :
§ 3. Moteurs de la Locomotive.
Nous avons trouvé, pour le rendement théorique de l'air comprimé, 65 Vo en supposant l'air emmagasiné dans la voiture à 45 atmosphères, réchauffé avant l'emploi à 100® en moyenne par un mélange avec de la vapeur saturée à cette température, et enfm admis dans les cylindres à la pression de 6 atmosphères.
Ce coeflBcient de 65 % doit être, au point de vue pratique, multiplié par deux nombres. Le premier est le rendement mécanique des machines qui compriment l'air, le second est le rendement de la locomotive qui le débite. Si on prend 75 Vo pour le rendement des machines et compresseurs et 65 V© pour le rendement de la locomotive, on arrive à un rendement pratique final de :
Voyons ce que donne l'expérience.
Nous avons dit que, d'après nos relevés faits pendant une année à la Compagnie des chemins de fer Nogentais, la consommation d'air par kilomètre parcouru a été de 10 kilogr. Comme la pression à laquelle l'air est emmagasiné dans les réservoirs des voitures est, pour cette Compagnie, de 45 atmosphères, nous pouvons prendre deux chevauxheure au maximum pour valeur de la force qui a été employée à l'usine pour comprimer les dix kilogrammes d'air.
La force de deux chevaax-heure répond à un nombre de kilogrammètres égal à :
L'effort moyen de traction par tonne sur voie Marsillon d'une automobile est de 15 kilogr., le poids moyen en charge de cette automobile est de 12 tonnes; donc le travail dépensé pour tirer sur un kilomètre l'automobile est :
15»^ X 12* X 1 000°» = 180 000 kilogrammètres.
Le rapport entre le travail effectivement produit et le travail dépensé à l'usine est donc :
