liM eondenseurséjecteora. — ConCCVOns qu'on applique

un injecteur sur le tuyau d'échappement d'une machine à condensation. L'appareil fonctionnera comme d'ordinaire, c'est-à-dire qu'au fur et à mesure que la vapeur d'échappement arrivera, elle se condensera au contact de l'eau froide fournie par la bâche, entretiendra le vide, et le mélange d'eau et de vapeur condensée animé d'une grande vitesse, sera capable de surmonter l'excès de pression de l'atmosphère extérieure sur la pression de la vapeur h

514 HÉGANIQUE INDUSTRIELLE.

l'échappement. On parviendra ainsi par la sintple interposition d'un appareil injecteur à supprimer la pompe à air et tous ses accessoires 'et on économisera le travail absorbé par celte pompe, travail souvent ransidérable. Tel est le principe di!S condcnseurséjecleurs dont l'emploi tendra vraisemlilablement à se gënéraliser. Le professeurRankine a rapporté des expériences Taites en 1868 sur un condcnseur-éjecteur,sysIèmeMorton. Cet appareil, fîg. 57* diffère de l'injecteur à vapeur ordinaire en ce que l'eau froide est amenée par le tube central, la vapeur d'échappement se distribue autour de ce jet central par des entonnoirs concentriques et très-

Pig. BT.

allongés. De cette manière, la force vive de l'eau froide ne subit aucune perte. Cette force vive est considérable puisque la pression qui règne autour du jet d'eau froide, dans le moment où il se mélange avec les jets de vapeur, est nécessairement inlérieure i la pression à l'échappement, sans quoi la vapeur ne s'écoulerait pas, de sorte que l'eau possède la vitesse due à l'excès de la pression atmosphérique sur la pression à l'échappement.

Dans les expériences précitées, Rankiiie a trouvé les résultnts suivants :

Pression absolue à la chaudière. . . 5',427 par centimètre carré.

Pression absolue au commencement de

l'échappement 0^,756 —

Pression moyenne entretenue derrière tes pistons par le condenseur

éjecteur 0»,299 —

Pression entretenue près des entonnoirs OS2tO -

Température de l'eau froide. . . . 8* ,4 cen^grades.

LES INJECTEDHS A YÂPEUR. 315

Température de Teau de condensation. 50^,3 Poids d*fcau froide dépensé par kilogramme de vapeur 28^,40

Ces résultats sont, comme on le voit, très-satisfaisants. Ils ne s'éloignent pas sensiblement de ceux qu'on obtient avec les pompes à air, mais ces dernières ont l'inconvénient d'exiger une dépense notable de force motrice. Dans la machine expérimentée Rankine évalue la force effective à 24 chevaux et l'économie réalisée par la suppression de la pompe à air à 1 cheval soit 4 pour 100.

La théorie du condenseur-éjecteur ne diffère pas de celle des injecleurs ordinair es, seulement il y aurait lieu de tenir compte de la vitesse d'arrivée de l'eau froide qui, ici, a une assez grande valeur et que néglige notre équation générale (177). Pour cela, il faudrait ajouter au premier membre de cette dernière équation un terme

AlP

représentant la force vive du poids d'eau y.

En réalité, on pourra négliger ce terme, comme on néglige le

terme en ^, et on retrouvera l'équation simplifiée (179).

La détermination de la vitesse et le calcul des dimensions de l'appareil se feront suivant la méthode exposée au g 115, page 305. C'est un problème qui ne saurait oflrir aucune difficulté.

L'appareil Morton présente une particularité que nous devons signaler. Pour mettre l'appareil en train, on Tamorce en lâchant à travers un tube central, un jet de vapeur provenant de la chaudière. Il pourrait arriver que la pression à Téchappement descendit au-dessous des limites convenables pour la marche de l'appareil. Dans ces conditions, Teau froide se précipiterait dans les conduits d'échappement et jusque dans les cylindres. Toutes les fois que cet inconvénient menace de se présenter, le jet de vapeur central est ouvert automatiquement par un piston à ressort et sa grande puissance communique au jet d'eau froide une impulsion suffisante pour empêcher sa déviation vers les cylindres et rétablir les choses dans leur marche normale.

S16 HÉCANIQDE INDOSTRIELLG.

115> De riBjeelenp employé <— !■ pre— e hy<rwBllqwe «w <—

iM ■•eenaenra. — Imaginons qu'on place un injecteur au pied du cylindre d'une presse hydraulique (Rg, 58). Le jet d'eau chaude

s'introduira dans ce cylindre tant que la pression sera inférieure â celle qui correspond à li vitesse d'écoulement. On pourra donc actionner une presse hydraulique avec une pression V»

D'après le tableau de la page 295, et en supposant que la pression à la chaudière soit de 5 atmosphères, le \e\ peut s'élever à une hauteur de 4S2 mètres ce qui produira une pression de

482,000 kil<%r.,

par mètre carré correspondant à

50 atmosphëreG.

LES LNJECTEURS A VAPEUR. 317

Le tableau de la page 295 démontre que le travail mécanique léalisé dans ces conditions n'est que de

5065 kilogrammètres,

par kilogramme de vapeur dépensée.

Ce travail diminue à mesure que la pression diminue. Il serait plus avantageux, par conséquent, d'opérer à des pressions élevées et de diminuer, en conséquence, le diamètre de la presse hydraulique.

II y a là un nouvel ordre d'applications de Tinjecteur fort intéressant par lui-même et qui peut rendre des services, dans le cas où il s'agirait d'utiliser une presse hydraulique et où on ne posséderait pas de pompe suffisamment puissante pour la mettre en marche. Toutefois cette application qui n'a pas été encore signalée, au moins à notre connaissance, aurait besoin d'être expérimentée.

116. Aspiration des gas par la vapeur. — Expileatloa da faible readement des injeetears d'allmenuitloa oo d épuisement. — Ce

qui fait la petitesse du rendement de l'injecteur à vapeur employé comme pompe d'épuisement, c'est la disproportion qui existe entre la hauteur à laquelle peut s'élever le mélange liquide et qui est toujours de plusieurs centaines de mètres, et les hauteurs auxquelles on l'utilise en réalité. L'appareil ne donnerait son maximum de rendement que pour de très-grandes hauteurs ascensionnelles. La disproportion qui existe entre la masse spécifique du corps à entraîner et qui est ici de l'eau, et celle du corps qui entraîne» c'est-à-dire la vapeur, constitue une autre cause de perte de rendement.

En effety la vitesse de l'eau aspirée au moment où clic se mélange avec la vapeur condensée est à peu près nulle, ou du moins elle est tellement faible par rapport à celle de la vapeur qu'il n'y a pas lieu d'en tenir compte. Supposons, au contraire, que la vapeur débouche dans un milieu gazeux qu'elle entraînera par une sorte de frottement latéral comme cela aurait lieu dans l'appareil ci-aprcs (fig. 59) et comme cela a lieu dans l'injecteur à eau, il pourra arriver que la vitesse de l'air aifluent soit assez considérable et de nature à ne pouvoir être négligée. Or cette circonstance augmen-

518 MÉCANIQUE INOUSTRlEaE.

tera beaucoup le rendement, de même qu'elle l'augmente dans les

jnjecteurs à eau.

Soit W la vitesse de la vapeur, w celle de l'air affluent, v celle du mélange supposé opéré dans la section étranglée BB, y le poids d'air aspiré, par kilogramme de vapeur.

La quantité de mouvement de la vapeur sera W 9' celle de l'air affluent,

celle du mélange,

Négligeant les diKérences de pression dans les sections A et B, on aura l'équation suivante, par application du tliéoréme de quantités de mouvement,

W+u-j,= (i+j()V, d'où l'on lire

W + wy

La force vive de la vapeur était ^, celle de l'air affluent 5- tf, celle de l'air après le mélange est

Le rendement de l'appareil sera donc

LES mJEGTEURS Â VAPEUR. 319

Quand on suppose la vitesse du corps aspiré nulle comme cela a lieu dans l'injecteur Giffard pour Talimentation des chaudières, u; = et la formule du rendement se réduit à

On voit de suite combien ce rendement est faible tant que y n'est pas très-petit.

Poury=:l / = J = 0,25,

Pour y =15 p' = 0,058.

Si, au contraire, le rapport ^^ atteint des proportions même

peu élevées, le terme M + wï ) peut augmenter dans une trèsforte proportion le rendement mécanique.

Par exemple, si l'on fait y=:l5 el^ = ^y rapport réalisable en pratique, le calcul donne

au lieu de 0,058 que nous avions trouvé en faisant w = 0.

Ce simple aperçu suffit pour faire comprendre que les injecteurs à vapeur ont plus de chances de donner des rendements pratiques quand on les emploiera comme pompe à gazj qu'en les employant comme pompe à eau.

117. De i*é«happeBieiit die* ifMoiiiotiTes. — L'échappement des locomotives n'est (ju'une application des con<^idérations qui précédente Seulement dans ces machines le jet de vapeur est intermittent, ce qui augmente notablement les résultats qu'on obtiendrait avec un jet continu. Personne n'ignore que le tirage du foyer dans les locomotives est pour ainsi dire uniquement dû au jet de vapeur de réjzhappt^ment ; c'i st véritablement là le principe fondamental de la construction de ces puissantes machines.

Le professeur Zeuner a démontré par le calcul et pnr Texpérience que le poids d'air aspiré dans la cheminée d'une locomotive était à peu près proportionnel au poids de vapeur dépensé. De sorte que

lacombuslion est d'autant plus active dans le foyer que ta machine marche plus vite. Ce fait connu depuis^longlemps, au moins quant à son sens général, conduit à celte autre conséquence, que la vitesse d'une macliine locomotive doit ëlre poussée à sa limite maxima toutes les fois qu'il s'agit de développer un travail coiisidérable, par exemple de remonter une rampe.

En général, le rapport du poids d'air aspiré au poids de vapeur dépensée est compris entre 2 et 5.

Nf. Péclet rapporte les expériences faites D par M. Glépin sur le tirage produit par des jets de vapeur continus débouchant dans des tuyaux cylindriques. Les résultats sont Irès-variés selon le diitmèlrc et la longueur du tuyau. En général, on a trouvé que le rendement augmentait avec ta longueur du tuyau. Sa valeur maxima a eu lieu pour des tuyaux de O^jSO à 0"',55 de diamètre et de 5 mètres à S^.SO de hauteur. Il s'est élevé à 0,1145. On appelle ici rendement, le rapport de la force vive de l'air aspiré à la force vive du jet de vapeur.

(,11 parait démontré que les jets intermiftents produisent des rendements supérieurs, et d'après MM. Flachat et Petiet, le travail produit par les injections intermittentes de vapeur dans la cheminée des locomotives varie de 0,5 à 0,16 du travail que la vapeur pourrait produire.

En général, dans ces sortes d'appareils, il faut multiplier les surfaces de contact de la vapeur et de l'air. Les jets annulaires minces ont plus de pouvoir aspirant qtie les jets cylindriques compacts.

118. soMfiicries * vapeur. — Plusieurs appareils industriels sont fondés sur l'aspiration de l'air par un jet de vapeur. Ce moyen a été appliqué pour aérer les chambres de mines. Il a été

LES LNJfcIGTEURS A VAPEUR. 521

employé également au palais de l'Exposition de 1867, à Paris, pour ventiler la grande galerie des machines. Enfin, M. Siemens en a fait une nouvelle application dans la Tabrication de l'acier. Dans son ap« pareil (fîg. 58), Tair est aspiré par une double buse A A à jet annulaire et à jet conique central. L*air s'introduit par l'orifice annulaire central B et par des orifices CC percés dans la paroi extérieure de Tappareil. Les contacts du fluide entraînant et du fluide entraîné sont ainsi trés-multipliés, et cette circonstance est éminemment favorable au rendement. Le mélange de vapeur et d'air est introduit dans un réservoir D contenant des morceaux de coke concassés et lavés par un courant d'eau froide. La vapeur se condense et l'air s'échappe à peu près débarrassé de vapeur. Cet appareil est donc une véritable soufflerie. Son but étant de remplacer les ventilateurs qui, comme on le sait, donnent un très-faible rendement, le système de M. Siemens nous paraît devoir être d'un emploi avantageux.