D'OU

Si Ton applique cette formule à la recherche de la quantité de vapeur qui se formait spontanément pendant la détente, dans la machine de Woolf soumise aux expériences de M. Hirn, pendant qu'elle fonctionnait sans enveloppe de vapeur, on trouve les résultats que voici :

Poids d'eau par coup de piston, sans enveloppe, (vapeur humide) :

Poids d'eau (ou vapeur sèche) par coup de piston, avec chemise de vapeur :

Peau liquide méiée à la vapeur; mais rinfluence de ces parois devait accroUre ootablement cette proportion.

Cette théorie de la vaporisation spontanée explique les terribles désastres qui résultent de l'explosion des chaudières.

Supposons qu une chaudière contienne 25000 kil. d'eau à 142^ fournissant de la vapeur à 3'*"75, et qu'elle vienne à se déchirer de façon à produire de la vapeur sous la pression atmosphérique ordinaire et à ne plus contenir, après l'explosion, que de l'eau à lOO"*.

Dans ce cas, les désignations générales de la formule précédente prennent les valeurs qui suivent :

^=28000"^", r = 142% (=100". et l'on trouve // = 1955 kil.

Il se forme donc, presque instantanément, 1955 kil. de vapeur, en négligeant une certaine perte de chaleur dont la cause sera exposée dans le chapitre de YÊquivalent mécanique de la chaleur, et il est facile de pressentir les terribles effets qui peuvent en résulter.

Mais revenons à la question qui nous occupe.

D'après ce qui précède, le travail d'un coup de piston dans une machine à détente doit donc être d'autant plus considérable, toutes choses égales d'ailleurs, que la vapeur contient plus d'eau liquide; mais il n'en faut pas conclure qu'une telle machine fonctionnerait plus économiquement dans ces conditions. En effet, l'eau emporte de la chaleur comme la vapeur, et il n'y a d'utilisé que la portion de cette chaleur contenue dans la vapeur fournie spontanément par cette eau ; de sorte qu'il eut été avantageux, au point de vue de la consommation de combustible, d'envoyer au cylindre cette portion de vapeur toute formée dans la chaudière et de ne point envoyer avec elle la partie de l'eau qui reste liquide et qui passe, sans utilité, dans le condenseur avec la température qu'elle a conservée.

Accroissement de pression pendant la détente par suite de la surchauffe des parois des cylindres. — Le travail d'une machine à détente se compose, comme nous l'avons vu, de deux parties bien distinctes.

L'une est duc à lacliou de la vapeur qui péoèlre daus le cylindre, pendant la période où sa tension reste invariable à cause de la libre communication entre le cylindre et la chaudière; Tautre est due à Texpansion de cette même quantité de vapeur séparée de la chaudière par un obturateur quelconque.

Pendant la période à pression constante, la communication restant ouverte entre la chaudière et le cylindre, la tension dans ce dernier est réglée parcelle de la chaudière qu1l y ait, ou non, une chemise de vapeur, que la vapeur soit sèche ou humide, et qu'il se condense, ou non, de la vapeur dans le cylindre; le travail dans cette période n'est donc pas modifié par la chemise de vapeur. Dans les expériences de M. Hirn, la tension de 3"*"'75 restait la même pour la même tension dans la chaudière, que la chemise de vapeur fonctionnât ou non; mais cela ne signifie pas que la tension dans la chaudière fut la même que dans le cylindre parce que, pour qu'il y ait écoulement de l'une de ces capacités dans l'autre, il faut évidemment que la tension dans la chaudière l'emporte de tout l'excédant qui est nécessaire pour que la vapeur passe de cette dernière dans le cylindre avec la vitesse qui lui permet d'emplir Pespace engendré par le piston. Celle différence de tension est évidemment d'autant plus grande que les obstacles au passage de la vapeur sont plus grands et que les ouvertures d'admission sont plus petites; dans certaines circonstances elle devient considérable.

L'action favorable de la chemise de vapeur ne peut donc porter

Tension initiale de la vapeur :

3««"75, ou P = 3,75. 10333 = 38758 kil.

Détente jusqu'à 4,324 fois le volume primitif, ou

-^î^ = 4,324 et "^ t-^ ' .

Volume engendré par le piston avant la détente :

0"'171 ou V' = 0'»M7I;

Volume de l'espace nuisible, 0"'0H 36 ou V" = 0"'0H36; Volume total après la détente, 0"'7885 ou V = 0»'^7885.

Nous supposerons, dans les deux cas, la contre-pression du condenseur égale à zéro, ou P' = o, pour comparer nettement les travaux produits du côté du piston qui reçoit l'action de la force motrice.

La formule (D,page 102), applicable au travail, lorsqu'il se produit suivant la loi de Mariette, donnera :

Travail d'une course = 17238 kilogrammètres.

La formule (E), applicable à la mesure du travail lorsque la tension diminue suivant la loi admise par M. de Pambour, donnera :

Travail d'une course = 15737 kilogrammètres.

Différence entre les travaux obtenus dans les deux hypothèses :

17238—15757 = 1501 kilogrammètres.

Bénéfice dû au maintien de la température initiale :

0,0871 ; ou 8,71 pour cent.

Comme cet accroissement de travail est loin d'être égal à celui qui a été constaté par M. Hirn, il en résulte que V accroissement de travail que procure la chemise de vapeur dans les machines à détente, n'est du qu'en très-petite partie au réchauffement de la vapeur qui se détend^ même dans V hypothèse où cette vapeur serait réchauffée au point de pouvoir être assimilée à un gaz permanent dont la température serait constante.

Le travail pratique élanl de 104 chevaux dans la marche avec enveloppe de vapeur, et de 79,5 chevaux dans la marche sans enveloppe, en 47 coups de piston, on voit que, pour chaque coup de piston, ce travail s'élevait à :

79 5 . 75 . 60 Sans enveloppe — ^ — = 7613 kilogrammètres.

Avec enveloppe '-—-^ — =^ ^^^'^ kilogrammètres.

Le coefficient d'eiïet utile calculé, dans les deux cas, d'après un travail absolu accompli suivant lu loi de Mariolle et suivant la loi admise par M. de Paml)Our, serait donc :

Suivant la loi de IVlariotte

sans enveloppe j^^ = 0,44

avec enveloppe -^^^^ = 0,56.

c • * I I .1 . ' . l sans enveloppe to=== = 0,48 Suivant la loi des températures J ^^ 15737

correspondantes aux tensions . . ) , 9957

f avec enveloppe v—--— = 0,63.

Mais nous avons négligé la contre-pression derrière le grand piston, provenant de Pimperfection du vide dans le condenseur et, généralement, comme nous Tavons dit, on n'entend par travail absolu de la

El de 1020 . 0"^57432 = 758 kilogrammètres, dans la marche avec enveloppe.

Les coefficients d'eiïel utile seraient donc, dans celte nouvelle condition :

sans enveloppe ,^,,,^ ^^^^ = 0,47

Suivant la loi de Mariotle

avec enveloppe ^-y^^g-^= 0,60.

Suivant la loi des lempé- ( sans enveloppe rrrzz:; — ;^:r;;=0,52 , . ' 1 '^' 15736—960

ratures correspondantes aux <

tensions ( avec enveloppe jgygy ygg = 0,66.

Mais nous observerons, dans la machine dont il est question : i"* qu'une partie de la détente s'effectuait sans produire de travail à rinstant de Touverture de la communication entre le petit et le grand cylindre; 2*» que, dans rexpérience avec enveloppe, la tension baissait encore plus rapidement que suivant la loi des températures correspondantes aux tensions, excepté vers la fin de la course, où cette tension se relève au-dessus de celle qui dériverait de cette loi ; 3° que la contrepression du grand piston doit toujours être plus grande que la tension dans le condenseur ; i'' que, dans la marche sans enveloppe, la tension baissait pendant toute la course avec plus de rapidité encore que dans la marche avec enveloppe. Il résulte de là que le travail absolu transmis aux pistons, dans tous les cas, était moindre que celui que nous avons calculé, et que les coefficients d'effet utile correspondants à la seconde des hypothèses ci-dessus, la seule que Ton puisse regarder comme un peu admissible^ sont notablement trop petits, surtout le premier.