X * -385 X 3000 — 27400 kilog rammèlrei
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J,ft THÉORIE SPÉCIALE
2° Sans délente :
S.46 X 0-'8 X 3600 — 14787 kilogram mètres.
D'où résulte que le travail théorique maximum de 1 kilog. de coke dansles locomotives ,à 4 atmosphère», esl : 1" A détente an % :
27400 X 9-30 = 255000 kilogrammèlrcs.
2" Sans détente :
14787 X 9.30 = 157500 kilogrammèlrcs.
Tels sont le» nombres dont on doit tendre à se rapprocher, bien que jamais on ne soit destiné à y airiver , le travail absorbé par le tirage de la cheminée et les frottement» de la machine ne pouvant s'annuler complètement.
D'autre part , afin de retirer du combustible assez de chaleur pour que la température de la fumée entrant dans la cheminée ne dépasse par 150°, il faut une surface de chanffe énorme , comme on a pn s'en, convaincre en lisant le tableau que nous avons donné lors de la vaporisation.
Aujourd'hui , on en esl à consommer 24 kilog. de coke par mètre quarrè de surface de chauffe rédnile, donnant pour cela, au maximum, 100 kilog do vapeur ulîlo ; d'où résulte que 1 kilog. de coke ne donne que :
i° A détente :
X 27400 => 114000 kilogrammelrei.
2° Sans détente :
X 14787 = G1S0O kilogrammèlres.
c'est- ii-dire moins de moitié que ce qu'il possède réellement.
Dans ce cas, le rapport entre la surface de chauffe des tubes et celle de la boîte à feu est comme 9 ; 1. '
Une question assez grave se présente ici :
Pour tirer un plus grand effet utile du combustible , estce la surface de chauffe rayonnante qu'il faut augmenter , ou la surface de chauffe par contact ?
DBS LOCOMOTIVES. 99
Si on augmente la surface de la caisse à feu ; la quantité de cake brûlé Jetant rester constante, il faut de toute nécessité l'allonger, la largeur étant maxrmu , ce qui , du reste, ne jiréseute d'inconvénient que d'allonger la machine, écarter les roues et allonger la grille.
Si , au contraire , on augmente la surface des tubes, alors c'est la voie qu'il faut élargir, car, dans les machine actuelles , la surface de chauffe des tubes est toujours inaxima, de quelque peu de vapeur qu'on ail besoin , parce que s'ii s'en produit trop , rien n'est plus simple que de diminuer le tirage en agrandissant l'orilice du tuyau d'injection.
Ne pouvant nous prononcer , faute d'expériences suffisantes sur la matière, h savoir lequel des deux moyens ci-dessus on doit employer, nous n'envisagerons ici qu'un seul cas, celui del'augmentalion de surface des tubes, l'autre ne présentant qu'un intérêt très-secondaire dans la question fondamentale, le prix d'établissement, et pouvant se résoudre facilement sous ce dernier rapport , dans le cas où on serait tenté de l'appliquer.
Une chaudière de locomotive se divife eu 4 parties distincte» :
i» la grille;
2° La caisse â Teu ;
n n Les tubes et la chaudière cylindrique ; 4° La cheminée.
1° GriKe.
À quantités égales de combustible brûlé dans le même temps, la quantité d'air employé à la combustion est d'autant plus petite que ta grille est plus petite , cela parce que la hauteur du combustible sur la grille étant plus grande, le contact de l'air et do charbon en feu a lieu pendant plus longtemps. Il suit de là qoe, théoriquement , le travail à ilépenser est moindre pour une petite grille que pour une grande; en est-il autrement pratiquement? les frottements »e sont-ils pas augmentés dans lu rapport de l'économie d'air ? C'est ce qu'on ne peut dire, toujours faute d'expé-
Qoel que soit le résultat probable , les grandes grille* entraînant avec elles une plus grande consommation d'air, d r oii une différence de température inoindre dans les tubes , et , en outre , une plus grande dimension de caisse à feu ,
90 THÉORIE spéciale
quelquefois inutile; on peut conclure qu'il faut donner aux
grilles des dimensions mitiima.
On est arrivé aujourd'hui a brûler facilement S kilog. de coke par décimètre quarré de surface de grille et par heure, en donnant an combustible une baulcur de 0 m . 50 a <j<". GO an-dessus de lagrille.
Sans prédire si ce chiffre sera plus lard dépassé, nous croyons qu'il est bon de calculer les surfaces de grilles sur cette donnée.
Daos le cas où la ■- feo suit les dimension* de la
grille , celle dernière a pour largeur le diamètre de la chaodière cylindrique, que nous appellerons \ , parce qu'il serl de terme de comparaison pour toutes les parties qui uuui restent maintenant A étudier. Pour avoir la longueur de la grille, la quantité de coke brnlè par décimètre quarré de surface de grille et par heure étant S kilog., on a !
longueur de la grille X A =
P' étant la quantité de coke brûlée par heure, et 500 celle par mètre quarré de surface de grille dans le même terup- P'
d'où : longuenr =-
2° Caitte à feu.
La largeur de la caisse à feu est, comme celle de la grille, égale an diamètre de la chaudière cylindrique ou A ; sa hauteur, qui se compose de la hauteur du combustible sur la grille, plus la hauteur réservée aux tubes, s'obtient par les considérations suivantes :
1° L'eau ne s'élève jamais, dans la chaudière, au-delà des 0.75 de son diamètre, sans quoi une trop grande quantité de cette dernière est emportée en suspension par la vapeur qui se rend aux cylindres; or, il faut 10 centimètres environ de distance entre le dessus de la surface de chauffe et le niveau de l'eau , pour n'avoir pas à craindre le decouvreroent do la première par suite d'une cvaporalion trop considérable par rapport à l'alimentation. Reste 0.05 A environ pour hauteur de la caisse à (eu au-dessus du combustible, ce dernier devant avoir de 0 m . 50 à 0'». 00 au-dessus
de la grille , on donne O.G A de haut a la capacité do fojer; ce qui fait en total :
Hauteur de la caisse à feu ;
Quant à la longueur , elle dépend complètement du rapport que l'on adopte antre les surfaces de chauffe directe et de chauffe par contact. Si nous appelons m ce rapport, S la surface des tubes, et î la longueur de lu cuisse à feu, ou a :
Surface delà caisse à feu :
/ (A + 2.3 A} + 2 A X 1.15 A et, rapport entre les surfaces :
d'où : I = 0.7 A
Comme on la voit, les dimensions de la caisse à feu se trouvent indépendantes de celles de la grille. Ce résultat, quoique contraire à ce qui se fuil généralement , est indispensable pour satisfaire en même temps aux deux conditions de surface de grille miuima et do rapport m arbitraire entre les surfaces de chauffe. Cette indétermination de m est d'une Irès-grande importance , en ce qu'elle pourra conduire par la suite à la détermination de la largeur de voie la plus conrenable , par uno simple équation.
5» Tubet.
L'emploi des tnbes, comme surface de chauffe dans les locomotives, est basé sur le principe suivant :
La somme des circonférences d'un nombre quelconque de cercles, égalant ensemble une surface donnée , est d'autant plus grande que le nombre des cercles composants est plus considérable.
En effet, soient D et d les diamètres do deux cercles, pour lesquels on a :
n surf. 1) = S n' surf, d = S d'où : n surf. D = n' surf. d.
lt iurf. D = : surf. d.
On aura, d'après lei principes i!e la géométrie élëmen-
1° Surf. D : surf, d \ ; D* \ d* 2° Cire. D ; cire, d ; ; D : d 3° Surf. D surf, d ', ' cire.* D ; cire.* d
4° Cire. D '. cire, d ' '. j/ surf. D : j/ surf, d
T7 surf, d „ . L = p . X cire. D
Xi" Cire. d = 6° Cire, d = V~
■ X cire. D
1° n' cïre. d = (/ n n' X cire. D Sc-il : n -= 1, surf. D = S
et %' cire, d = y" n' cire. D
n' cire, d = somme des circonférences do cercles composants , don! nous déduisons :
La longueur du périmètre total des cercles composants est proportionnelle à la racine quarrée de leur nombre; ainsi on a : Nombre des cerclw
du lu somme îles circonîéreiices.
SES 10C0M0TIYES. 95
La surface de chauffe d'un tube est égale è sa circonférence multipliée par sa longueur; donc, pour une môme seciioQ d'écoulement , la surface de chauffe est d'sutanl plus grande que le nombre des tubes eBt plus considérable. Il résulte de là que , puisqu'il faut donner aux tubes le plus de surface de chauffe possible, leur nombre doit être le plus grand et par conséquent leur diamètre le plus petit possible ; la section d'écoulement étant constante pour une valeur donnée de A.
La distance la plus rapprochée que l'on poisse mettre entre deux tubes est la moitié de leur diamètre; alors, pour que la perle d'espace soit minima, la place occupée par an tube est un hexagone régulier dont le diamètre intérieur est égal a 1 .5 fois celui du tube ; la surface d'uu hexagone régulier est égale à 0.875 du quarré du diamètre intérieur, lequel étant égal à { 1 .5 ) 4 d î — 2.25 d * , donne pour valeur de la surface de l'hexagone occupée par un tube en fonction de son diamètre :
