ARTICLE VI

Des moyens d'employer la vapeur.

Présumant que le lecteur intelligent ne peut pas douter de la faculté que

(1) Voyez note d à la fin de l'ouvrage.

COxNSTR. DE MACHINES A VAPEUR. 83 nous avons de nous servir de la vapeur dont la force expansive est égale à 120 livres, non-seulement sans aucun danger, mais avec un très grand avantage, je procède maintenant à l'explication de la manière la plus avantageuse d'appliquer cette force pour en retirer le plus d'effet possible.

La machine peut être construite semblable à celle de Boulton et Watt, avec cette exception cependant , que le régulateur doit être arrangé de manière que lorsque le piston arrive en haut , une soupape s'ouvre pour laisser entrer une petite portion de vapeur qui le force à descendre; mais la soupape doit se refermer aussitôt que la quantité de vapeur introduite est telle, qu'en se dilatant à mesure que le piston descend , la force expansive qui lui reste à la fin de la course du piston soit seulement égale à la résistance de l'atmosphère, et puisse lui faire équilibre. Ici une autre soupape s'ouvre afin de laisser entrer une autre quantité sem-

blable de vapeur pour faire remonter le piston , tandis que d'autres soupapes s'ouvrent pour laisser échapper la vapeur de devant le piston. Le piston est ainsi chassé de part et d'autre, par des bouffées de vapeur , à peu près commes les balles d'un fusil à vent; avec cette différence, que le fusil à vent est bientôt épuisé, tandis que la chaudière fournit de la vapeur sans interruption aussi long-temps qu'on voudra : toute la force de la vapeur est dépensée à faire mouvoir le piston , excepté ce qui est nécessaire pour résister à la pression de l'atmosphère. Ceci suppose que la machine travaille sans condenseur.

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUR

TABLE

Montrant l'époque de la course du piston où la vapeur doit cesser d'être admise dans le cylindre selon la force de la vapeur dans la chaudière , et la loi suivant laquelle décroît la charge que la machine peut porter à chaque division de la course , pour que la vapeur puisse dépenser toute sa force; nous supposons la longueur de la course partagée en huit parties égales.

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* Charge moyenne sans condensation.

** Charge moyenne avec condensation. ( Ceci suppose qu'on obtient un vide parfait par la condensation , ce qui n'est pas vrai dans la prar tique, comme nous l'avons vu, ) ( Traducteur.])

La table qui précède est fondée sur la supposition que la force élastique de la vapeur suit la même loi que les autres fluides élastiques; savoir, que leur force élastique est en raison inverse de l'espace qu'ils occupent , ou en raison directe de leur densité (voyez article iv). S'ils sont comprimés dans la moitié de l'espace, leur force élastique devient double; et s'ils sont dilatés dans un espace double , leur élasticité est diminuée de moitié.

Mais cette loi n'est pas strictement vraie en ce qui regarde la vapeur , parce qu'elle n'est pas un fluide élastique permanent» Il n'entre pas dans une huitième partie du cylindre assez de chaleur , avec la vapeur de la force de 1 20 livres pai pouce y pour faire dilater cette vapeur jusqu'à remplir toute la capacité du cylindre, et conserver assez de force pour résister à l'atmosphère; il faudra donc interrompre son entrée plus tard. Si on laisse entrer dans le cylindre une quantité de vapeur suffisante pour contenir assez de chaleur

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUR. 87 pour qu'elle remplisse toute la capacité , avec une force capable de résister à la pression de l'atmosphère à la fin de la course, la charge moyenne du piston sera plus grande que le résultat de la table.

Lorsque la vapeur est de la force de 1 20 livres par pouce , comme sous le n° 1 de la table , d'après la loi des fluides élastiques , il faudrait arrêter son introduction dans le cylindre à un huitième de la course du piston y afin que la vapeur ait le temps et l'espace convenables , pour développer toute la force qu'elle possède, de plus que la pression atmosphérique , quand le piston sera arrivé à la fin de sa course. La charge effective du piston , étant toujours de i5 livres de moins que la tension de la vapeur , diminue de io5 livres ào, pendant que ce piston décrit les sept derniers huitièmes de sa course.

Pour trouver la charge moyenne que la vapeur peut porter , pendant toute la

durée de la course , et résister en même temps à l'atmosphère , il faut additionner ensemble les charges à chaque division , et ajouter à leur somme (pour compenser la perte qui résulte de ce que la course n'a pas été divisée en un nombre infini de parties) la moitié de la charge , au moment de la fermeture de la soupape d'admission , c'est-à-dire (dans le cas du n° i de la table), la moitié de io5, ou 52 livres et demie, ce qui fait 269,5 livres , pour l'effet total du coup du piston 5 divisez cette somme par 8, nombre de divisions , et le quotient sera 33,7 ^vres pour la charge moyenne; à cette charge ajoutez encore i5 livres y et vous aurez 48,7 livres pour la charge moyenne, si l'on détruit la résistance de Pair par la condensation de la vapeur.

Lorsque la force de la vapeur est de 60 livres par pouce (comme au n° 1 de la table) , il faut cesser l'introduction de la vapeur, au moment où le piston aura parcouru deux huitièmes de sa course ;

CONSTR. DE MACHINES A VAPEUR. 89 la charge moyenne , en surmontant la résistance de l'air, est de 22,4 livres; et, avec un condenseur, 37,4 livres.

Lorsque la force de la vapeur est de 3o livres par pouce (n° 3), il faut fermer la soupape d'introduction à la moitié de la course ; la charge moyenne contre l'atmosphère est alors de 11,2 livres; et, en se servant d'un condenseur, de 26,2 livres. Lorsqu'elle n'a que 1 5 livres de force par pouce (n° 4)? il ne faut fermer la soupape qu'à la fin de la course ; la charge moyenne contre l'atmosphère étant = o , et seulement de i5 livres par pouce carré quand on fait le vide.

Il est évident que, puisque le cylindre doit, en chaque cas, être complètement rempli de vapeur , dont la force soit capable de faire équilibre à l'atmosphère , ou égale à i5 livres par pouce, il doit recevoir une égale quantité de chaleur dans chaque cas ; quoique les effets soient si différons que, lorsque nous travaillons sans condenseur , la vapeur , dont la force

go MANUEL DU MÉCANICIEN

élastique est égale à 1 20 livres par pouce , porte une charge moyenne de 33,7 liyres par pouce ; la vapeur de la force de 60 livres ne porte que 22,4 livres ; celle de 3o livres porte 11,2 livres , charge moyenne , et celle de i5 livres porte o, en sus de la résistance de l'atmosphère : et si l'on se sert d'un condenseur , les charges moyennes seront de 48,7 ; 3^,4^ 26,2; et i5 livres par pouce, d'après la loi des fluides élastiques permanens, qui a servi de base aux calculs de la table. Mais nous avons démontré (article iv) que la vapeur, portée à un haut degré d'expansibilité, ne contient pas une quantité de chaleur proportionnée à sa force ; il est probable qu'au n° 1 de la table, la soupape doit rester ouverte pendant le tiers de la course du piston, ce qui porterait la charge moyenne à 80 livres par pouce; d'où il paraît qu'en contenant la vapeur , d'après ce nouveau principe, jusqu'à ce que sa force devienne égale à 120 livres par pouce ^ nous pouvons produire , avec une

CGNSTR. DE MACHINES A VAPEUR. 9t même quantité de chaleur, environ six fois plus d'effet, que d'après l'ancienne méthode d'employer la vapeur de la force expansive de i5 livres par pouce seulement. Et si cet effet a lieu en tirant de la chaudière des quantités égales de chaleur, nous pouvons en conclure que des quantités à peu près égales de combustible seront exigées dans les deux cas; car la pression de la vapeur élastique sur la surface de l'eau dans la chaudière, n'offre aucun obstacle à l'introduction de la chaleur; elle doit tendre , au contraire, à la faciliter , puisque les corps solides reçoivent la chaleur plus facilement que les corps poreux (i).

Si nous supposons qu'en employant de la vapeur de la force de 120 livres par pouce, il faille remplir le cylindre à un

(1) Oui ; mais l'eau n'est pas sensiblement compressible , et par conséquent ne devient pas plus solide par la pression qu'exerce la vapeur sur sa surface.

( Note du Traducteur. )

tiers au lieu d'un huitième de sa longueur^ alin qu'il y ait assez de chaleur pour étendre cette vapeur dans toute sa capacité T eu conservant assez de force pour faire équilibre à l'atmosphère ; et si nous divisons la longueur de la course en 9 parties égales , alors ? d'après les principes déjà posés , la charge au bout de chacune de ces divisions sera à peu près comme il suit y lorsque nous nous servons d'un condenseur.