MARCHE A CONTRE-VAPEUR
sairemenl saturée, et que, d'un autre côté, il parait inutile qu'elle renferme plus de 30 pour 100 d eau, on voit que le produit xjf doit être compris entre les deux chifrres 0,8266 et 0,5762, corr respondant le premier au cas de la rentrée de la vapeur sèche, le second à la rentrée de la vapeur à 30 pour 100 d'eau.
Si Ton suppose la condition que la vapeur rentre dans la chaudière dans le même état qu'elle avait en sortant, on fera a;o = l,00 dans l'équation
0:^2/ = 0,8266, d'où y = 0,8266, et Xn = 0,70 dans l'équation
aroy= 0,5762, d'où y = 0,823.
Ces deux valeurs de y sont à peu près égales et d<^montrent que pour faire rentrer dans la chaudière de la vapeur de composition semblable à celle qui en est sortie, il faut mélanger dans le tube d'inversion environ 82 de vapeur pour 1 8 d'ean^ et que cette proportiou reste à peu près constante quelle que soit la composition indiquée.
On peut donner à la formule (207) une forme encore plus explicite en introduisant, au lieu des, la proportion de vapeur sèches^ contenue dans le mélange après la compression, c'est-à-dire à sa sortie du cylindre; on a d'après la formule empirique (51) (page 51),
Portant cette valeur dans Téquation (207) et adoptant toujours la pression de 8 atmosphères qui convient aux locomotives, on aura
^ „ 536 r (:so-0,50)x247n 72,7 ^«y = 486r'^^+ mji J— 486'
équation qui se réduit après les calculs à
a:oy=0,8572«o— 0,0268. (207 W»)
Cette équation, plus maniable que la précédente, pourra servir à résoudre les questions concernant la marche à contre- vapeur avec pression de 8 atmosphères à la chaudière. On n'oubliera pas que
«o représente la proportion de vapeur sèche relative à la vapeur une fois comprimée.
. Faisant 2o= 1 et «„ = 0,70, on retrouve à peu près les valeurs déjà calculées au moyen des courbes de détente :
a:oy = 0,8304,
a;oy = 0,5732.
L'équation (207 bis) nous donnera z^ en fonction des éléments Xoj y du mélange opéré par le tube d'inversion :
a:oy 4-0,0268 ^' M572 ^^^^ ^>
Si le tube d'inversion ne fournit que de la vapeur sans eauy on
fera y = 1 , et on aura
Pour a?^ = 0,70,2^ = 0,851, la vapeur introduite contiendrait 15 pour 100 d'eau. C'est une proportion convenable. Si la vapeur de la chaudière est sèche j;^ = 1, et le calcul donne %o = 1,20, valeur qui nous indique que la vapeur serait surchauffée par la compression, et qu'elle donnerait lieu aux échauftëments qui sont tant à redouter dans la marche à contre-vapeur. %^ devant être inférieur à 1 , il est clair que la valeur limite de x^ est
Il ne serait donc pas prudent de pratiquer la contre-vapeur avec de la vapeur seule contenant moins de 17 pour 100 d'eau globulaire.
Dans certaines études publiées sur la contre-vapeur nous avons vu recommander d'injecter de Veau seule sans vapeur. Il est aisé de comprendre que si cette eau s'introduisait réellement dans le cylindre, le fonctionnement de la machine serait impossible. En effet, l'équation (207) nous donne, en y faisant y = 0,
La proportion d'eau contenue dans la vapeur humide avant la
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compression serait de 87 pour 100. Or la vapeur qui renferme une pareille proportion d*eau se condense par la compression. Les tables de détente démontrent qu'une fois ramenée à la température de 170°,81, cette vapeur ne contiendra plus que 2 ou 3 pour 100 de vapeur sèche et 97 à 98 pour 100 d'eau. Il n'est pas douteux qu'une vapeur aussi humide ne pourrait pas circuler dans les tuyaux sans y déposer un excès d*eâu considérable. Si l'expé* rience a confirmé la possibilité de la marche avec Tinjection d'eau seule^ cela tient à ce que l'excès d'eau est entraîné dans la cheminée par la tuyère de la machine, mais il n'entre probablement dans les cylindres qu'une vapeur humide contenant 60 ou 70 pour 1 00 d'eau au maximum. Dans ces conditions la proportion convenable pour le mélange d'eau et de vapeur doit approcher, d'après nos calculs, de 4 de vapeur pour 1 d^eau.
En pratique, il y aura intérêt à dépasser un peu la proportion d'eau indiquée par les formules précédentes, afin d'être assuré que la vapeur restera toujours en présence d'une quantité d'eau surabondante malgré les perles qui peuvent se faire par la tuyère d'échappement. Quant à la quantité de vapeur dépensée elle est un peu plus grande que celle qui correspond au volume d'une cylindrée parce que le mécanicien doit toujours viser à obtenir à la cheminée un léger panache de vapeur intermittent. Cela est nécessaire pour empêcher dans les conduits d'échappement, l'accès de l'air du foyer.
La pression de la vapeur est donc toujours un peu supérieure à une atmosphère dans les conduits d'échappement.
Dans un mémoire publié dans les Annales des ponts et chaussées (mars 1869), par M. Ricour, cet ingénieur évalue à 10 grammes la proportion d'eau nécessaire pour une cylindrée de vapeur de 30 grammes. C'est la proportion de 3 à 1 au lieu de 4 à 1 que nous avons indiquée, mais il reconnaît que cette proportion d'eau est surabondante.
La plupart des règlements des compagnies de chemins de fer laissent au mécanicien le soin de fixer, selon les circonstances, les proportions d'eau et de vapeur. Voici un extrait du règlement de la compagnie de Paris-Lyon-Mëditerranée.
Art. 3. — Injection de vapeur.
« Le volume de vapeur injecté dans le tuyau d*échappement « doit toujours excéder le volume aspiré par le piston, afin d'em- « pécher l'aspiration de Tair et des gaz produits par la combus- « lion ; il ne doit pas Pexcéderde beaucoup, ce qui causerait pour « la chaudière une dépense inutile.
« Pour obtenir Tinjection convenable» le mécanicien règle la « position du tiroir d injection de vapeur, de telle façon qu'on « aperçoive constamment un léger nuage de vapeur sortir, en jet « continu, par Torifice de la cheminée.
« L'msulfisance du volume de vapeur injecté se manifeste par a les phénomènes suivants :
« l"" Il ne s'échappe pas de vapeur de la cheminée, ou elle « s'échappe par jets intermittents;
a S"" La pression s'élève dans la chaudière ;
« 3** L'injecteur Giffard s'arrôle, s'il fonctionnait ; il ne s'amorce « pas, s il était arrêté.
« L'excès du volume de vapeur se manifeste par Timportance « exagérée du jet de vapeur sortant parla cheminée. »
Art. 4. — iNJCCTior^ d'eau.
« Le volume d'eau injecté dans le tuyau d'échappement doit a être suffisant pour empêcher, par l'évaporation, l'augmentation a de la pression et de la chaleur dans les cylindres ; ce volume ne « doit pas être porté au delà du nécessaire pour obtenir l'effet (a ci-dessus indiqué, ce qui causerait une dépense inutile pour la « chaudière, une diminution du travail résistant par suite de la « condensation dans le cylindre de la vapeur comprimée, enfin, « la présence inutile et quelquefois dangereuse d'un excès d'eau « dans les cylindres.
« Pour obtenir l'injection convenable, le mécanicien doit régler « la position du tii oir d'injection de telle sorte qu'un petit excès « d'eau s'échappe par la cheminée et produise une pluie fine, « comme celle qui s'échappe d'une machine qui prime très-lëgè- « rement.
« L'insufiisance du volume d'eau injecté se manifedte par les « phénomènes suivants :
« V II ne s*échappe pas d'eau par l'orifice de la cheminée;
« 2"" Le monomètre indique une augmentation de pression dans « la chaudière.
a 3^ Si l'insuffisance de l'eau se prolonge pendant quelques inc( stants seulement, la pression s'élève considérablement, les ^i garnitures des tiroirs et des pistons s'échauffent et se brûlent c( rapidement, les tiroirs grippent sur leurs tables, enfin on re- « tombe dans les inconvénients anciens de la marche à contre- « vapeur.
a L'excès de l'injeclion d'eau se manifeste par une pluie abon- « dante sortant de la cheminée.
« Les quantités d'eau et de vapeur injectées varient d'une mate chine à l'autre avec les volumes des cylindres, et pour la même « machine : avec la pression de la vapeur, la longueur de l'ad- « mission et la vitesse de la machine.
a II faut donc continuellement surveiller les phénomènes indice qués plus haut, pour maintenir les deux injections au point a convenable; celte surveillance attentive est surtout nécessaire « pour l'injection d'eau dont l'excès ou l'insuffisance peut pro- « duire des inconvénients graves. »
M. Ricour estime que le tube d'inversion doit avoir une dimension telle qu'il puisse débiter le poids de vapeur nécessaire pour remplir les cylindres quand la machine fuit 30 kilomètres à l'heure, au moins quand il s'agit d'une machine à marchandises ayant des roues de l'°,30 de diamètre. Lorsque la vitesse du train augmente, le volume des cylindrées engendré par minute augmente aussi, mais les lumières des tiroirs restent ouvertes moins longtemps et, par suite, la vapeur emmagasinée à chaque course du piston est à une pression de plus en plus faible qui compense en partie l'accroissement du volume. D'après cela, le poids de vapeur à fournir tend vers une limite constante qui ne diffère pas beaucoup de celle qui correspond à la vilesse de 30 kilomètres à l'heure.
Cette conclusion peut étre*admise comme donnée pratique approximative. Au fond elle doit s'écarter notablement des faits.
