MACHINES ROTATIVES, OU A DOUBLE EFFET, DE WATT
S 1". Formules pratiques propres au calcul de ces machines, et cxem]<!e de leur application.
Dans les machines rotatives, ou à double effet, de Watt, on fait usage de la condensation, mais non de la détente de la vapeur. Celle-ci est formée dans la chaudière, sous une pression qui excède la pression atmosphérique d’environ 1.5 à 3 livres par pouce carré. Elle passe ensuite dans le cylindre, où elle est admise sans interruption pendant toute la durée de la course du piston. Mais quand le piston a terminé sa course descendante, une communication s’ouvre entre le haut du cylindre et le condenseur. La vapeur qui remplissait le cylindre passe donc aussitôt dans le condenseur, et il ne reste sur la face supérieure du piston qu’une pression très-faible, due à la condensation imparfaite de la vapeur. Dans ce moment, la communication de la chaudière au cylindre est intervertie. La vapeur, au lieu de continuer à arriver au-dessus du piston, arrive maintenant au-dessous. Elle repousse donc le piston vers le haut du cylindre ; puis elle est condensée à son tour, tandis qu'une nouvelle quantité de vapeurestadmise audessus du piston, et ainsi de suite. Le mouvement alternatif ainsi communiqué nu piston, se transmet à une manivelle et se change en un mouvement de rotation imprimé aux diverses pièces du mécanisme dont on veut faire usage dans les arts.
Ces machines étant sans détente, les formules qui leur conviennent sont les mêmes que celles des machines stationnaires à haute pression, dont nous nous sommes occupé plus haut, dans le chapitre IV. Seulement la quantité P, qui exprime la pression dans la chaudière, représentera une pression beaucoup moindre, et la quantité y), au lieu d'exprimer la pression atmosphérique, représentera maintenant In pression qui subsiste dans le cylindre,, après condensation imparfaite de la vapeur.
Nous ne répéterons donc pas ici ces formules sous leur forme algébrique, mais nous les transformerons dans les formules numériques qui leur correspondent ; et pour cela nous rechercherons d’abord la valeur des constantes qui y figurent, afin d'en faire la substitution.
La quantité p représente la pression de condensation sous le piston ; mais il est nécessaire de faire ici une observation relative à cette pression. Dans les bonnes machines, bien pourvues d'eau de condensation, à un degré de température qui ne dépasse pas 50 degrés de Fahrenheit ou 15 degrés centigrades, la pression dans le condenseur, prise au moyen du manomètre, est réduite ordinairement à 1.5 lb par pouce carré; mais il est clair que ce n’est pas là la vraie valeur de p, ou la pression de condensation dans le cylindre à vapeur lui-mème et sous le piston. En effet, lu condensation de la vapeur n’ayant lieu qu'à mesure que celle-ci passe du cylindre au condenseur, et la vitesse de ce mouvement ne dépendant que de la différence de pression entre la vapeur non condensée qui reste dans le cylindre et le vide imparfait du condenseur, il s’ensuit que ce n’est que graduellement qu’il peut s'établir un équilibre de pression entre le cylindre vidant et le condenseur. Donc la moyenne pression de condensation sous le piston, durant la course, doit être supérieure à celle du condenseur. Des expériences directes à ce sujet, faites avec Y indicateur de la pression de Watt, prouvent que dans les vitesses ordinaires et avec les dimensions des passages adoptées, la pression moyenne sous le piston est ordinairement de 2.5 Ibs par pouce carré plus élevée que celle du condenseur. Cette dernière étant donc de 1.51b, ou voit que In valeur de p sera généralement p — A X 144 Ibs ;
mais du reste on devra la mesurer chaque fois.
Quant au frottement de ces machines, on a acquis dans la pratique quelques idées assez précises à ce sujet. C’est une donnée admise parmi les praticiens, et fondée sur un grand nombre d'essais faits sur les machines de Watt, que leur frottement, quand elles travaillent sous une charge modérée, varie de 2.5 Ibs par pouce carré du piston, pour les machines les plus petites et les moins soignées, à 1.51b pour les plus grandes et les mieux faites; ce qui comprend le frottement des diverses parties de la machine.
et la force nécessaire pour mouvoir les pompes de décharge, d’alimentation, etc.
On entend par charge modérée, dans ces machines, une charge d’environ 8 livres par pouce carré du piston; et d'après nos expériences sur les locomotives, on a lieu de penser que le frottement additionnel créé dans la machine, en raison de cette charge, serait de ÿ de la charge, ou 1 livre par pouce carré. La donnée ci-dessus revient donc à établir que les machines de Watt, quand elles marchent sans charge, ont un frottement de 1.5 Ib à 0.5 Ib par pouce carré, selon leurs dimensions; savoir : 1.5 Ib pour les plus petites, ou celles dites de la force de 10 chevaux, ayant un cylindre de 17.5 pouces de diamètre, et 0.5 lb pour celles dites de 100 chevaux de force, ou ayant un cylindre de 48.5 pouces de diamètre. C’est donc 1 Ib pour les machines de moyenne force. Ce résultat s’accordant avec celui que nous avons déduit de nos recherches sur les locomotives, on peut admettre, pour des machines de moyennes dimensions de ce système, les données précédemment indiquées. Mais on doit se rappeler que ces données ne servent qu'à défaut d’expériences spéciales et circonstanciées à ce sujet.
Dans une machine de moyennes dimensions de ce système, on peut donc prendre
En outre la machine étant à condensation, on a n = 0.00004227 •
Enfin, dans ces machines, on fait ordinairement la liberté du cylindre égale à ~ de la course, ce qui donne
En substituant celles de ces valeurs qui sont constantes, dans les formules algébriques, on trouve les formules numériques suivantes :
Formules pratiques pour les machines rotatives, ou à double effet, de M'ait (mesures anglaises).
CAS OtRtAAL.
Vitesse du pistou, en pieds, par minute.
PU
„,= s .oo , u° o (T - F ^- r ^( , 64 + p-}-/;
Charge
livres.
S= HrS>ü l 0 ^ 8 + 0 0 °27 , t(I + «')r+/.+/-]|
Charge utile du piston, en
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