MACHINES A VAPEUR

L'action de la vapeur^ dans la plupart des machines en activité^ consiste à presser alternativement sur les faces du piston pour lui donner une impulsion rectiligne de va-et-vient^ soit verticale^ horizontale ou inclinée^ qui se transforme^ dans les machines à balancier comme dans celles à directrice^ en un mouvement cir^ culaire continu de Taxe principal de l'établissement.

On a fait des essais et on tente encore de faire agir la vapeur sur un piston doué d'un mouvement circulaire, ou de manière à produire la rotation du cylindre; cette communication directe^ qui supprimerait toute transmission intermédiaire, constitue la classe des machines dites rotatives.

Toutes les machines à vapeur employées sont à double effet (excepté celles destinées aux travaux d*épuisement des mines qui sont à simple effet, c'est-à-dire dans lesquelles la vapeur n'agit que sur une des faces du piston pour le soulever]; on peut les classer dans Tordre suivant :

i^ Machines de Watt à basse pression^ à condensation, sans détente, à un seul cylindre y

2® Machines de Woolf à moyenne pression, avec condensation , à détente^ à 3 cylindres \

2G2 L'ODVfllER-HÉCASrClEX.

3" Machines à haute pression, avec détente, mais sans condensation, à un seul cylindre;

l" Machines à liante pression, sans détente ni condensation, à un seul cylindre.

Machines a basse pression. — L'emploi de ces machines est dû principalement à la régularité de leur marche et à la facilité de leur entretien. Elles sont surtout employées dans les localités où l'on peut avoir de l'eau en assez grande quantité ; car la vapeur, à la soitie du cylindre, est mise en contact avec une certaine quantité d'eau froide, pour obtenir un mélange liquide qui ne possède qu'une température de 10 degrés envh'ou. Cette transformation de la vapeur que l'on appelle condensation, est importante, comme on le verra plus loia, pour faciliter la marche de la machine. La consommation de combustible de ces machines est moyennement, par force de cheval et par heure, de S à 6^, et elles exigent, pendant le même temps et pour la même force, une dépense d'eau d'environ 0" "■ 9-iO , pour la condensation et la production de vapeur. La vapeur est généralement produite dans la chaudière a une température de 103"; sa tension est alors de 1""I8, et cquivautà i^iO par cent, carré. La faible pression de la vapeur dans la chaudière rend plus rares les chances d'explosion: ce système est généralement employé dans les bateaux à vapeur. 11 y a môme des machines de baleau:i dites à sous-basse pression , c'est-à-dire où la vapeur possède une température au-dessous de 100".

Macbiwes a motbnnk fressios de Woolf. — Ces machines sont à deux cylindres de différents diamètres, mais d'égale hauteur; la vapeur agit avec toute la ten-

l'outbib^r-mécanigien. îêl

sion de la chaudière dans le plus petit cylindre ; puis elle passe dans le grand cylindre où elle occupe un volume plus grand sans changer de température ; c'est ce que Ton appelle détente de la vapeur. La consommation en combustible est de 2^5 à 3^5 moyennement par heure et par force de cheval^ et la dépense d'eau est, pendant le même temps et par cheval, de 0"«-300 ou 300 litres environ. L'avantage que ces macliines présentent sur celles de Watt consiste dans le peu de corn* bustlble qu'elles nécessitent; mais ces maciûnes ont une tendance, par leur construction compliquée , à se déranger souvent, et à exiger par suite bien des soins.

Machiiyes a haute pression, a détente, dans UN seul cylindre et sans condensation.— Dans ces machines, qui sont généralement employées dans les ateliers et filatures, la vapeur n'agit en plein que pendant une partie de la course du piston; elle se détend pendant l'autre partie de la course. Elles ne dépensent que Teau nécessaire h la consommation de vapeur, et la vapeur, en sortant du cylindre, se répand dans l'air^ Leur consommation en combustible est moyennemeat de & à 5 kilog. par force de cheval et par heure.

Machinés a haute pression sans détente ni CONDENSATION. — Ccs machines sc distinguent par la simplicité de leur constriiction et le peu de place qu'elles nécessitent : elles sont principalement en usage pour les locomotives; car elles ne nécessitent pour le transport que la quantité d'eau nécessaire à Talimentation; leur consommation en combustible est de 6 à 7 kilog. par heure et par force de cheval, car la va* peur agit à pleine pression pendant toute la course du

UVHlER-liàCANlCIEN.

piston. La vapeur, à la sortie des cylindres, se répand dans l'air atmosphérique , ce qui produit, en sens contraire (le la puissance de la vapeur, une résistance de i atmosphère. Ainsi , quand on estime 6 atmosphères de tension dans la chaudière, il ne faut compter que sur 5 atmosphère}; comme puissance réelle ou elTective dans le cylindre.

CoNDBitSATioif DB LA VÀFEDR. — La vapcur se condense quand on la met en contact avec de l'eau froide. Dans cette transformation, l'eau s'échauffe sensiblement aux dépens de la vapeur, et le mélange liquide prend une température moyenne.

Dans les mactiines à condensation, la vapeur, à la sortie du cylindre, est mise en contact avec une ce^ taine quantité d'eau, et forme un mélange qui conserve une température de iO degrés cenligrades et à volonté au-dessous. Par cet abaissement de la température de la vapeur à la sortie du cylindre, le piston éprouve, en sens contraire de sa marche, une résistance bien moindre que lorsque la vapeur se rend immédiatement dans l'air; car, au lieu d'une atmosplière de pression ou 1*033 par centimètre carré qu'il faudrait retrancher de la pression de la vapeur sur le piston , ce n'est plus qu'une résistance de O^IS environ par centimètre carré.

Étant donné : 1° le poids de la vapeur à condenser, 2" sa température, 3" la température de l'eau froide, i" la température que doit avoir le mélange condensé, on détermine la quantité d'eau nécessaire à la condensation par la règle suivante : J

Multipliez le poids de lavapeur par le nombre SEK),(M«

L'onVBIBE-MécANICIBN* 265

quel a été ajoutée la différence enHre la température de la . vapeur et celle du mélange, divisez ce produit par la dif* ference entre la température du mélange et celle de Veau; le quotient donne le poids deau à employer.

Ex, : Le poids de la vapeur = 15 k., sa température = 150®, la température de l'eau froide = 12®, le mélange doit avoir une température de 40®, quel est le poids de Veau nécessaire à la condensation désignée?

Calculs relatifs a l'effet utile et aux principales DIMENSIONS des MACHINES A VAPEUR. — '

Machines a basse pression. — Le travail d'une machine à vapeur, comme celui de tout moteur, se mesure par la pression qu'elle exerce sur le piston multipliant l'espace parcouru ou la vitesse du piston par seconde.

Ainsi , dans une machine à vapeur, il faut chercher la pression réelle exercée par la vapeur sur toute la surface du piston, et la multiplier par la vitesse du piston; le produit exprimera le travail théorique de la machine. Et comme en pratique une machine en très-bon état d*entretien ne rend moyennement que 0,50 à 0,55 de l'effet moteur, le produit théorique devra être multiplié par le coefffcient 0,50 pour les machines au-dessous de 12 chevaux, et par 0,55 pour les machines plus fortes; en divisant ce dernier produit par 75, on aura la force effective en chevaux.

Ex. : Quel est Teffet utile d'une machine à vapeur à basse pression dans les conditions suivantes :

La vapeur est à la tension de lOS", ce qui, d'après Itflableau page 233, correspond à une pression de 1^218 par centimètre carré. Le diamètre du piston = 0"35, la course du piston est O^-Sâ, il bat 31 coups doul par minute ?

Sa vitesse par seconde = ^ = 0°95,

Lasurfacedupiston=0,785x (35)' = 960 cent. carrfe I

La tension de la vapeur sur chaque centimètre carré ^ = l''2l8, mais il faut retraoclier de celle pression la résistance que la vapeur condensée à la sortie du cylindre oppose à la marche du piston ; or, la résistance que présente le mélange condensé à 40 degrés est de O'IS par centimètre carré; la pression effective de la vapeur n'est donc que 1^218 — OjtS = l'068 par centimètre carré ; et sur toute la surface du piston la pression effective de la vapeur est de 960x1,068 = 1025'' 28. Cette pression, multipliée par la vitesse du piston, donne 1025^28 X 0" 95 = 974''»°'- pour le travail théorique de la vapeur, et 97i'B"- x 0,50 = iS?*?"- d'effet utile ;

puis , -iT^ = G**-^- i9, force effective de la machine ea

chevaux-vapeur.

Il y a avantage, lorsque le système est à haute pression, de marcher k la plus haute pression , ia vapeur se condense moins, conserve mieux sa tension et il ; a économie de charbon.

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