CHAUDIÈRES A VAPEUR
Rendement et surface de chauffe d'une chaudière à vapeur.
Le rendement d’un chauffage de chaudière à vapeur est le rapport de la quantité de chaleur qui entre dans la chaudière par les parois et celle qui est développée par la combustion.
Notations:
B la quantité de combustible (en kilogrammes) qui est brûlée sur la grille par seconde ;
le nombre des unités de chaleur qui sont développées par la combustion d’un kilogramme de combustible;
L la quantité d'air qui produit la combustion de B kilogrammes de combustible ;
s == 0 237 la chaleur spécifique de l’air atmosphérique ;
la quantité de chaleur qui entrerait par seconde et par
chaque mètre carré de surface de chauffe si la température des gaz combustibles était d’un degré plus élevée que celle de l’eau dans la chaudière ;
F la surface de chauffe de la chaudière, c'est-à-dire la partie de la surface totale de la chaudière qui est en contact d’un côté avec la flamme et les gaz, d’un autre côté avec l'eau contenue dans la chaudière ;
w0 la température de l’eau d’alimentation ; w la température de l'eau dans la chaudière; u0 la température de l’air atmospbériquo qui entre dans le foyer; e = 2-718 la base des logarithmes naturels; p le rendement susmentionné;
S la quantité de vapeur (en kilogrammes) qui est formée par seconde au moyen des B kilogrammes de combustible.
Résultat de calcul:
-i- lognat
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
B = ¥T lo£nat
1 V (w Uo) __|
Pour le chauffage des chaudières à vapeur par la houille, on peut admettre :
A — 22 fi = 7000 w - u„ = 100 w0 = 50»
JJ
et on trouve :
TT = T lognat
-b = 847 Iognat \om=ï)
Au moyen de ces formules on obtient:
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
Règles empiriques pour la détermination de la surface de chauffe.
Ordinairement la surface de chauffe des chaudières à vapeur est déterminée par les rapports suivants :
On calcule pour chaque force de cheval-vapeur d’une machine fixe 15 mètre carré, et pour la machine de bateau 1 mètre carré de surface de chauffe.
Un mètre carré do surface de chaufTe d’une chaudière donne en terme moyen :
Par seconde . . 00067 kilogrammes de vapeur.
Par minute . . . 04 — —
Par heure ... 24 — —
Pour la production d'un kilogramme de vapeur par seconde, il faut 150 mètres carrés de surface de chaufle.
Pour la production d’un kilogramme de vapeur par minute, il faut 2 5 mètres carrés de surfuce de chauffe.
Pour la production d’un kilogramme de vapeur par heure, il faut 0041 mètres carrés de surface de chauffe.
Chaudières cylindriques avec ou sans tubes bouilleurs.
Notations :
F la surface de chauffe que doit recevoir la chaudière;
D le diamètre de la chaudière;
L la longueur de la chaudière;
d le diamètre d’un tube bouilleur ou chauffeur ;
1 la longueur d’un de ces tubes;
m m, les uombres qui expriment combien de fois les surfaces de la chaudière principale et d’un tube bouilleur sont plus grandes que leurs surfaces de chauffe;
i le nombre des tubes bouilleurs.
On trouve:
Pour chaudières sans bouilleurs on » : i = o, m = 1 757, et ensuite :
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
Pour -^ = 4 5 6
on a D = 0375 VT 0 335 VT 0306 VT
Règle •pratique pour les grilles des chaudières à vapeur.
Soit:
© la quantité de houille et § colle de bois (en kilogrammes) qui doit être brûlée par heure sur une grille, et N la force de la chaudière (en chevaux-vapeur); on a la surface de la grille R ainsi qu’il suit :
Les intervalles entre les barres de la grille doivent comprendre
de la surface totale de la grille pour la houille et -g- pour le
bois. Les dimensions des barres doivent être prises d’après les proportions indiquées dans la figure 6, planche XXX VL
Règles générales pour les grilles.
Soit:
B la quantité de combustible qui doit être brûlée par heure sur la grille d’un foyer quelconque;
R la surface de la grille;
91 le volume de combustible placé sur la grille;
J l’épaisseur moyenne de la couche de combustible ;
v la vitesse (en mètres) de l'entrée de l’air par les intervalles des barres de grille;
m le rapport de la somme des profils des intervalles entre les barres et la surface de la grille.
On a pour un foyer quelconque:
33 ~ 1895 m ’ R ~ 1895 va J’ ' = J
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
11 faut substituer dans les formules les valeurs suivantes :
Chauffage de chaudière avec des houilles .
Chauffage des locomotives avec du coke. .
Chauffage au bois
Chauffage au charbon de bois
Muraillement des chaudières.
La planche XXXVI indique les proportions des mesures principales des chaudières et des murs comparativement au diamètre de la chaudière.
Fig. 1, 2, 3, 4 : Chaudière sans tube; la longueur six fois plus grando que le diamètre.
Fig. 7, 8, 9, 10 : Chaudière avec deux chauffeurs. La chaudière cinq fois plus longue que le diamètre.
Epaisseur des parois de diverses parties cylindriques et sphériques des chaudières à vapeur.
Soit:
D le diamètre intérieur (en centimètres) d’une partie cylindrique ou sphérique d'une chaudière;
S l’épaisseur du métal de ces parties (en centimètres);
n le nombre des atmosphères qui corresponde à la tension de la vapour.
On a:
a) Pour des chaudières cylindiqucs :
Cette formule donne pour :
JL = 00050 0 0064 0 0077 0 0092 0-0106 0 0120 0 0139 0 0149
LA CHALEUR ET SON UTILISATION
b ) Pour des parties sphériques :
O — — rj ,j-
Cette formule donne pour:
Rivure des tôles (pL XXXVI, fig. 5).
Diamètre d’un boulon do rivet 2 5
Diamètre de la tête demi-sphérique 3 5
Diamètre de la tête conique 45
Hauteur totale d’un rivet y compris les têtes 5 5
Espacement d'axe en axe des rivets 5 5
Ecartement du centre d’un rivet du bord de la tôle 3 5
Soupapes de sûreté.
Soit :
F la surface de chauffe de la chaudière (en mètres carrés);
N la force de la chaudière (en chevaux-vapeur) ;
S la quantité de vapeur (en kilogrammes) qui doit être produite par seconde dans la chaudière ;
12 la section (en mètres carrés) de l’ouverture de la soupape ;
P la charge (en kilogrammes) de la soupape;
p la pression de la vapeur sur un mètre carré à laquelle la soupape doit se soulever;
a |?p le poids d’un mètre cube de vapeur qui exerce une pression de p sur un mètre carré;
91 la pression de l’atmosphère sur un mètre carré.
On a pour la détermination de Q et P les expressions suivantes :
