SG

Le diamètre du petit piston sera , par conséquent, do 0'", 242, et, comme celui du grand doit être réglé de façon que la détente soit de A, ce dernier aura, par conséquent, un diamètre double, savoir,

Courte du petit pitton. — Cette coursé dépendra du nombre des oscillations du volant. Supposons que cos oscillations soient do 2G par minute, et nommons c l’amplitude d’une conrse à raison de 2 par oscillation. Puisque la vitesse est do l™ par seconde, on aura

d’on

Poids de vapeur fourni par seconde. — Nous avons vu que In poids de vapeur fourni par la chaudière an petit piston dans une seconde était de O””* ,0868. Pour en conclure le poids , il faudta multiplier ce volume par la densité x qui , d’après le n° 176, est égal à

Or, la table du n° 178 nous apprend que la Icinpérnturo n de l.i vapeur à 8,8 atmosphères de tension est do 140<’,6. La densité précédente devient

Partant, le poids de vapenr fourni an petit piston dans une seconde sera le produit 1,88 X 0,0868 = 0‘‘,0681.

Poids d’eau d’injection par seconde. — Ce poids se caloule nu moyen de la formule du n° 179, qui nous apprend que pour condenser delà vapeur de 140° de température avec de l’eau à 12° et pour ramener le mélange à la température de 40°, il faut que le poids de l’eau d’injection soit de 28,22 fuis le poids de la vapenr. Or ce dernier a été trouvé de 0^0681. Ainsi , le poids d’eau d’injection par seconde sera 23,22 X 0'‘,0681, ou 1^,88.

Dimensions de la pompe é otV. — La pompe à air doit élever par seconde le mélange de vapeur et d’eau, c’est-à-dire l'‘, >88 , 0’‘,068I,

KC« mOISlfeMK PARTIE.

ou Comme celle pompe est simplement .ispirante et qu'elle

donneâR coups par minute, elle enlèvera un poids d’eau,par coup, égal

a 2g ■ "*” ^ “>Oeurs, un kilogrammed cauéqui*

vaut ù la capacité d’un litre. Tel devrait être le volume de la course du piston de la pompe à air; on bien encore il sera représenté par 0'”'"*’,0035. l.’amplitude do l’oscillation du piston est réglé par la position du ]>uinl de suspension de la tige sur le balancier. En admettant que cette oscillation soit de 0'",30, la surface du pistou

Qitmih QQ35

sera — n^rViî — ~ 0™’'",007. Son rayon r' sera donné par la for-

ü , OU

mule rr'’= 0,007, et sera encore de 4 cenlimè.,7. Mais comme cette pompe doit aussi enlever l’air qui arrive avec la vapeur, on donnera à son piston un plus grand rayon.

Dimensions du condenseur. — Le condenseur ne doit pas seulement contenir l’eau d’injection et l’eau de condensation de la vaficnr qui arrivent à chaque oscillation, il faut encore qu’il suit sufiisamment étendu ])our (|uc l’air contenu dans Tune et l’autre s’y dilate de façon que sa tension n’y soit pas très-considérable. Car cette tension s’ajoute a celle de la vapeur qui correspond à la température 40° du condenseur pour contrarier le mouvement du piston moteur. Nous supposerons, comme nous l’avons déjà dit (3’ partie, 181, et précédemment), que la tension de cet air dilaté doive être dans le condenseurde 0'‘,03 par centimètre carre de surface, et nous rappellerons eu outre que de l’eau à l’extérieur ou à l’air libre contient toujours un volume d’air égal au vingtième du sien propre, sous une tension do l‘‘,033. Cela posé, nous avons vu que la somme des quantités de vapeur et d’eau d’injection qui arrivaient à chaque oscillation était égale à 3'‘,34, ou que le volume en était de 3'', 64, qui, étant supposés venir du dehors, contiendront 1 Ô4

en air ordinaire -^X on — ^q— > ou enfin O'*,10. Ce vo-

lume d’air venant du dehors est censé être à la tension de l'‘,033 et à la température de 12°; et en arrivant dans le condenseur il doit ù la foispasser à la températurede 40° ut réduire sa tension à 0'‘,06.

D'après cela, nous pouvons conclure le volume de cet air dans le condenseur. Si nous faisons d’abord abstraction du ohangeinent de température, il est évident que, sous la pression de 0'‘,03, l’air en question devra occuper dans le condenseur un volume do

0**,16 X •— = 0,16 X ^i6 == 3‘')30. Mai», comme la tem- U,üo

péralure s’élève de 12° à 40° dans le condenseur, l’espace de l’air contenu dans le mélange de l’eau d’injection et de la vapeur s’augmentera dans le rapport de 1 -f- 0,00373 . 12 , on 1,048 , à 1 -f- 0,00375 . 40, ou 1,18, c’est-à-dire dans le rapport environ de 1 à 1,1. Donc, l’espace occupé par l’air dans le condenseur 3,30 X 1 , 1 = 3,63, ou est égal à peu près au volume 3,64 de l’eau mélangée. EiiHu, puisqu’il est nécessaire que la pompe à air puisse vider à chaque coup au moins la capacité du réservoir, on voit que le volume cylindrique de la course de la pompe à air devra être le même que celui du réservoir ou condenseur, et, par conséquent, être double de la quantité d’eau mélangée que cette pompe doit élever dans un coup. Donc, le rayon du piston de cette pompe, an lion de 4 centimè.,7 comme nous l’avons trouvé tout à l’heure, doit être de 9 ccntiniè.,4.

Pompe à eau froide et pompe alimentaire. — La pompe à eau froide doit se calculer de manière qu’elle fournisse par seconde 60 ^ 1 66

1^58 d’eau, ou-- ’ == 8“,37, par coup si elle est à simple

effet, ou seulement l",69si elle est à double effet. Le volume cylindrique de la course doit être augmenté de à-^ , à cause des pertes et fuites.

Quant à la pompe alimentaire, prenant une partie de l’eau de la pompe à air à 40° pour la faire passer dans la chaudière, elle devra

enlever 0*,0681 d’eau par seconde, ou ****

on 0'*,1S, à chaque coup, puisqu’elle est à simple effet.

Travail des diverses pompes. — Si l’on veut évaluer le travail de ces pompes, on prendra, pour tenir compte des frottements, les quatre tiers du produit de l’eau qu’elles élèvent par seconde, et de la hauteur à laquelle cette eau est élevée. Cette hauteur, pour la pompe d’injection, est celle du dégorgeoir au-dessus du niveau du puisard dont l’eau est extraite. Pour 1.1 pompe alimentaire, cetlc hauteur est due .i la différence des pressions dans la chaudière et a l’extérieur, c’est-à-dire ici à S*'", 8 — 1 , ou 2**™ ,8 ; en un mot, cette hauteur sera 2,8 X 10°’, 33, ou 28°*, 83.

Enfin, on remarquera que, pour la pompe à air, le piston est pressé de haut en bas par One pression atmosphérique on par une

U68 TRÜISIÈMË PARTIE.

prestion de l'‘,038, et de bas en haut par une pression intérieure de 0^,13, de sorte que la pression résultante est de 0'',918, qui ëqui- Taut à une hauteur de 9°‘,18. L'eau est, en outre, élevée dans In bâche, qui n’est pas à plus d’un mètre de hauteur, de aorte que 10 mètres représenteront la hauteur à laquelle l’eau est élevée par la pompe à air.

187. Diamètretdei conduits de vapeur et des soupapes, — II nous reste à calculer le diamètre de conduite de la vapeur, et des orifices des soupapes. Ordinairement on dit que les tuyaux de la vapeur n’ont pas besoin d’un grand diamètre, parce que ta vapeur tend à prendre une grande vitesse, et on a assigné, par exemple, un à deux centimètres de diamètre nu tuyau qui conduit In vapeur sur une machine de huit chevaux j mais cela est fautif. Car la vapeur ne chemine dans les conduits et orifices qu’en vertu do la différence des tensions aux extrémités. Par exemple, dans le passage de In chaudière aux cylindres, cette différence ne peut pas excéder sans inconvénient le vingtième de la tension dans la chaudière. Elle est ainsi pour une machine de Woolf de 0*"°,176, et elle répond .à une hauteur de colonne de vapeur facile à calculer, et qui donnera ' la vitesse avec laquelle la vapeur s’échappe de 'la chaudière i d’après quoi, connaissant la dépense, on conclura le diamètre du tuyau. On remarquera, en outre, que la vapeur, en arrivant sous le piston, perd toute la force vive qu’elle a acquise par la différence de tension dans la chaudière et le cylindre. D’où l’on doit l’avantage de diminuer cette différence le plus possible en agrandissant les tnyaux. Cette détermination des tuyaux repose tout à fait sur les principes exposés relativement à l’écoulement des gaz.

xxn.

SES KOTICaS ASntS,

188. Définition du travail mécanique des moteurs animés. — Les moteurs animés diffèrent îles mulcnrs n;iii|uemcnl soninis aux I"is

DES MACHINES ET DES MOTEURS, de la phyiiqne, en ce qu’ils ne peuvent agir d’une manière continue, qu'ils sont susceptibles de se fatiguer au bout d’un certain temps de travail, et forcés de prendre un repos plus ou moins long. La quantité de travail mécanique qu’ils peuvent livrer journellement varie suivant le mode de leur emploi et selon les circonstances; mais elle est, dans chaque cas, susceptible d’un maximum comme pour les autres moteurs à égalité de fatigue Journalière ; en un mot il existe une vitesse du point d’application, un effort et une durée de travail qui sont les plus convenables pour l’effet utile (Cours de la 1" année, § 148).

Nommons, en général, f' la vitesse moyenne en mètres du point d’application du moteur, ou le chemin censé décrit uniformément dans chaque seconde, P l’effort moyen en kilogrammes qu’il exerce et estimé dans le sens de ce chemin, enfin T la durée totale en secondes de l’action journalière, qui peut être ou continue, ou coupée par des repus plus ou moins fréquents nommés relaie ou haltes, dont la durée n’est pas comprise dans T, La quantité de travail mécanique développée par le moteur aura évidemment pour mesure le prtsduit PVT^ • A cet égard il est nécessaire de rappeler qne, d’après les principes jusqu’ici exposés, le travail mécanique peut se mesurer en un point quelconque de la transmission du mouvement, pourvu que l’effort soit estimé dans le sens de ce mouvement ou que le chemin décrit soit estimé dans le sens de l’effort, et pourvu encore que le travail des résistances passives entre le point où on estime le travail et celui où le moteur opère réellement, puisse être négligé vis-à-vis du premier, ainsi qu’il arrive dans beaucoup de circonstances.

189. Conditions pour lesquelles ce travail est le plus avantageux. — Cela posé, le produit PF!* • ”, qu’on nomme quantité de travail journalière, est, comme noua l’avons dit, susceptible d’un maximum à égalité de fatigue journalière , en donnant k P, i f' el à T des valeurs qu’une longue expérience indique comme convenables. Dans aucun cas on ne peut faire travailler le moteur sous un effort et une vitesse qui excèdent les limites données également par l’expérience, et il n’est pas non plus possible d’augmenter la durée r du travail journalier au delà d’on certain terme, quelque faible qne soit d’ailleurs le travail PP', livré dans chaque seconde. Cette durée limite parait être de dix-huit heures nu plus par jour, ou

environ le double de la durée ordinaire et la plus avantageuse du travail.

Quant à la limite de l’effort, il varie entre lo triple et le quintuple de l’effort qui convient au maximum d’effet, selon les circonstanoes ou la duree plus ou moins prolongée de cet effort. Enfin , la vitesse limite parait varier aussi en raison do la duree totale du mouvement, et être comprise entre quatre fois et dix fois la vitesse la plus convenable au tnivail. Du reste, entre ces limites extrêmes, les moteurs animés ont la faculté de faire varier, pour ainsi dire arbitrairen>ent, leur effort et leur vitesse, pourvu que, quand l’un augmente l’autre diminue, et que si l’un et l’autre excèdent l’effort et la vitesse les plus convenables, la durée T du travail journalier soit moindre. En effet, le produit dans de telles circon-

stances, ne peut jamais atteindre sa voleur maximum sans que la fatigue journalière de l’animal ne soit augmentée, et sans que sa santé ne soit compromise si ce travail doit être renouvelé plusieurs jours de suite. Cette faculté qu’ont les animaux de pouvoir accroître jusqu’à un certain point la quantité de travail PP' qu’ils livrent dans chaque seconde, est souvent précieuse dans l’industrie manufacturière. Mais il ne faut pas oublier que la durée entière du travail doit être coupée par dé fréquents repos, et qu’enfîn l’effet utile journalier PFT, qu’on pourra espérer d’un semblable emploi du moteur, sera moindre que celui qu’on obtiendrait d’un travail mieux réglé.

190. Avantagea du mode continu d’action det moteurs animés sur le mode d’action intermittente. — Quelques auteurs il est vrai, et Coulomb entre autres, pensent que, dans certains genres de travaux, tels que celui qui consiste à battre des pieux, à sonner une cloche, etc., le mode intermittent dont il s’agit présente des avantages particuliers, et est susceptible d’un effet utile journalier plus considérable que si le moteur agissait avec plus de continuité et sous de moindres efforts ou vitesses. Mais, quoique ce mode d’opérer soit souvent nécessité par des circonstances particulières où l'on tient à accélérer le travail tout en diminuant le nombre des moteurs qui y sont à la fois appliqués, l’augmentation du travail journalier n’en parait pas moins douteuse. Il y a tout lieu de croire, par exemple, que les hommes qui sont appliqués à une sonnette, en exerçant un effort de 18 kilogr., et dont le travail est inter-

DES MACniNES ET DES MOTEURS.

rompa par de fréqaeots repos, développent un effet utile journalier sensiblement moindre que les tcieuri de long qui agissent avec un effort égal au plus à 10 kilogr. M. Hubert, célèbre ingénieur de la marine, correspondant de l’Académie des sciences, a fait à l’arsenal de Rochefort des expériences très-suivies qui ont appris que les quan> titésde Ir.ivail journalières développées par des forgerons qui frappent jusqu’à 2560 coupsavec des marteaux de 7'‘,065 mus en avant, s’élevaient environ à 67 000*‘ • “ ; ce qui est un peu moins que le travail du sonneur, parce que la vitesse imprimée nu marteau est trèsgrande. Or, il résulte d'autres observations deM. Bnrestier, que le travail augmente sensiblement a mesure que le poids du marteau diminue, et il pense que le marteau des cloutiers est celui qui permet le plus de travail journalier à égalité de fatigue. C’est qu’en effet ici l’action est plus continue, et le travail par seconde moindre. On peut admettre, sans risque de se tromper, que, dans cette dernière circonstance, comme dans celle du sciage dit de long, le travail journalier fourni par des hommes exercés peut s’élever à 160000^' on plus du double du travail ci-dessus, sans qu’il en résulte un excès de fatigue.

191. Faleur du travail mécanique des moteurs animée. — Ce résultat est consigné dans le tableau ci-après, que nous avoua emprunté à M. Navier (yirvkilecture hydraulique de Bélidor, pages 8QA et suivantes), et auquel nous avons fait plusieurs additions propres à le coiupléter et à en faciliter l’application dans quelques cas particuliers. Nous ferons remarquer avec M. Navier, que les données de ce tableau concernent les valeurs de la vitesse, de l’effort ou du temps qui paraissent les plus avantageux dans chaque cas spécial, et que les résultats ne doivent être regardés que couime des termes moyens qui peuvent s’écarter, en plus ou en moins, du quart au tiers du travail effectif, suivant l’Age, la vigueur des individus, leur genre de nourriture et le climat qu’ils habitent. Ces observations appartiennent d’ailleurs à divers auteurs, et notamment à Coulomb.

Il faut aussi observer que , d’après ce qui précède , on peut, sans craindre une diminution sensible de l’effet utile journalier, faire varier de quelque chose la vitesse et l’effort indiqués au tableau, pourvu que leur produit ne soit pas trop changé et que la dorée journalière du travail soit établie eu conséciucnoe.

TROISIÈME l’ARTIE.

TABLE^V <U travail n,éc^ 5- P-«-‘

NDHéROS

nature du TRAVAIL.