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jticssidii. Ia' pi.stoii ilc'Nciiu libre peut recoiiiUR'iuc'i" .sa luurscv

Il «st évident par soi-même que si, correetion faite de fjiiel- (iiics neilcs. in^ij^nifiantes trailleurs, nous rcti'oiiN on^ (l.ins le loiideiiseiir moins de elialeur cjue nous n Cn axions liepensé a\.int laiiixee de la xapeur au e\lindre, la différence tout entière de ces (juantités de chaleur devra être rapportée au travail produit par la machine, et ne pourra être attribuée qu à <(' travail. IXuUe discussion n'est possible en < e sens, jiuis(jue nous pouvons à volonté faire rendre à un même poids de \apeni' (Ui tra\ad ou non, en le faisant passer par notre maclinu* ou en le condensanl direeteinent, et d ailleiU's en maintenant toutes les autres conditions : nous pouvons en un mot comparer, sans rien changer, hormis le traxail.

Au |)oint de vue de l'oliservation, rensend)le des expériences à faire nous est trés-clairemenl tracé. Nous a\ons à :

i" Mesurer la chaleur totale (pie nous donnons à 1 eau avant son entrée sous foiine de i^az au ( \lindre;

2*^ ^Mesurer la chalenr totale «jue possède l'eau en (piiltant la machine;

j" Mesurer le trasail total externe proiluit.

i" Mesure de la chaleur dépensée. — Sous la loime imlicpiée , celte mesure serait irréalisable expérimentalement: mais MOUS |)oii\oiis icun eiscr la (|iiesli(iii et mesurer (c ipie r<'iid nii poids donne île ga/, aipieux, lors(pi on le tciuleiise dans des conditions al)S«)lumenl identupies a celles ou il .i ete pi'oduil. \u lien de laire |)asser h' i;a/. par le c\ Imdre iiioleur. n«)Us j)ou\ons, sans c han^t-ment de \olimie ou de |tression. le ( (judlliie <l;iiis lin t (Midtliseur (alorimelre el liusui'er i"e (|U il iiMiis rend : la (|iMiihte rendue sera e\ ideinniiiit e^ale .1 la (|iiaiil lie donnée.

(elle (»j)eration, InrI dclnale en elle-nK'me. esl rendue ( ompletement iinilile par les Ixaiix lia\au\ de M. lu -nanlt.

Nous savons en effet, aujourd'hui, avec toute l'approximation désirable, ce qu'il f;uit de chaleur pour porter un kilogramme d'eau de zéro à une température t et pour l'évaporer sous la pression qui répond à cette température maintenue constante. Cette quantité de chaleur, que je désignerai par X, a pour expression approximative

Je montrerai ailleurs que des tableaux numériques mêmes de M. Regnault on peut tirer une équation qui rend encore plus fidèlement compte des faits. Pour notre objet présent, celle que je viens d'indiquer suffira parfaitement.

Si donc ta chaudière du moteur étudié travaille à la pression constante /?o ^t à la température par suite constante /„? chaque poids m d'eau réduite en vapeur de zéro à /(, prendra

Qi) ~ 7?z/^ = m 606,5 -h o,3o5^„)

unités de chaleur; et c'est aussi ce que cette masse m pourra rendre de chaleur si, sans lui faire rendre de travail, on la condense et la ramène à zéro.

Nous disons que la vapeur se rend tantôt directement au cylindre, tantôt après avoir traversé un appareil surchauffeur. Dans les deux cas nous avons une addition de calorique à faire à notre quantité.

Dans le premier cas, quelque bien conditionnée que soit la chaudière, la vapeur entraine toujours plus ou moins d'eau en poussière ; or cette eau a aussi été portée à la température ;„. Les expériences de M. Regnault nous apprennent que, pour échauffer i kilogramme d'eau de zéro à /, il faut une quantité de chaleiu' qui a pour expression

<7 = / -t- 0,00002 (- -'- o,oooooo3 r' .

Désignons tlonc par M la dépense totale de la cliaudière par unité de temps, ou, si l'on aime mieux, parcoup de piston. IvC poids d'eau mêlé à la vapeur est aussi (M — m), et l'on a, par eonséquent,

-h (M — rri) (/„ -h 0,00002 /J -f- o,oooooo3 t\

pour l'expression de la chaleur dépensée pour porter M de zéro à /„, et pour évaporer m. Dans le second cas, celui de la surchauffe, il est clair que nous devons ajoutera Q la quantité de chaleur qu'il faut pour porter le poids m de /„ ît 5o, Oq étant la température au sortir de l'appareil surchauffeur JiCs expériences de M. Regnault nous ont appris que la capacité calorifique de la vapeur, sous la pression constante d'une atmosphère, est sensiblement constante, ou indépendante de la température, et égale à 0,48. jNIes propres recherches sur ce sujet montreront que la capacité croit avec la pression, mais très-lentement. Pour les pressions où travaillent généralement les moteurs que j'ai soumis à l'expérience, nous pouvons poser C= o,5. Il Ni(Mit donc, jionr le cas d«> surchauffe,

Q = m [606,5 H- o,3o5/o -t- (5,, — ^o)Oj5] — m (606,5 — o, I ()5 /„ -f- 0,5 ^o)

pour la (pianlile de chalenr (lei)ensée à porlei' ICau de zéro à /„. a re\aj)(>i"er a /,, <•! à rc-ehaulfei* de /„ à !!/„.

r.n resuine, nous voNons (|ue pour deterininer la (juanlile de elialein' loiirnie a I ai;enl nioleni', a ICau. il nous snllil de mesurerlrès-exaclemenl la (pianlile dCau (|n il a lallti lonrnir, jXMidanl lui joiu' par e\eni])l<', a celle eliandiei-e. pour \ maiiitenn' le iiiseau parlailemenl conslani, et (!<• (li\l^erce

poids d'eau par le nombre de coups de piston de la machine. Étant connues la pression constante à laquelle travaille la chaudière et soit la surchauffe, soit la quantité d'eau em- [)ortée avec la vapeur si l'on travaille sans surchauffe, les valeurs trouvées pour X à l'aide des données de M. Regnault, et multipliées par la dépense de vapeur, nous donnent ensuite la quantité cherchée.

En principe, la détermination de la chaleur fournie et disponible dans notre moteur est donc fort simple. Il s'en faut cependant beaucoup que dans la réalité elle soit facile ; une foule de précautions minutieuses sont ici nécessaires, comme on va voir.

J'ai dit : étant connue la pression constante à laquelle tra- A aille la chaudière, les données de M. Regnault permettent de déterminer la chaleur fournie à l'unité de poids d'eau évaporée Chacun conçoit qu'il n'est pas possible de maintenir rigoureusement stable la pression d'une chaudière, quelle que soit d'ailleurs la nature du travail qu'exécutent les machines commandées par le moteur. Le nettoyage de la grille, l'alimentation toujours plus ou moins intermittente de l'eau de la chaudière, les variations du tirage par suite de l'état atmosphérique, etc., toutes ces causes rendent impossible au meilleur chauffeur le maintien d'une pression rigoureusement constante; mais on se met à l'abri des erreurs qui pourraient résulter des variations de la pression, en allant en quelque sorte au-devant d'elles, en notant la pression à des intervalles égaux et assez rapprochés. Dans mes expériences, la pression, indiquée par un manomètre à mercure et à air libre, était notée de dix en dix minutes; i)ar conséquent 72 fois en une journée de douze heures de travail. Comme, avec les chauffeurs dont je disposais, les plus forts écarts de pression ne s'élevaient pas à plus de ^ atmosphère

- co -

(o"',3H de nicri'iirc , ronmic en griirral la jtrcssion osi illait à nciiu* tle o'""', i en |)lus ou en inoiiis, la movciUK' de nos ~y. nombres doiinait, asct' une aj)|ii*o\iinalion ^iilli->ant(', la nrrssioii nioNcniic l'ccllc. A nciiic ai-jc Ixsom d a|out(r (ju on Icuait compte en même teni|)> de la liauteui" l)arometri(]ue moNcnne.

T.a détermination de la cjuantite d'eau qu Cntraine la vapeur, lorsqu'on travaille sans surchauffe, est une des opérations les |)lus délicates et les plus difficiles (pii puissent se présenter dans la j)li\si(pie industrielle, .le icn lendrai au lont; sui' ce suj<t d.dis la partie de cet ouxrage consacrée spécialement à la machine a vapeur. Ici, je ne m'occuperai que des cas où la \apeur, portée à une température très-supérieure à celle du point de saturation, se comportait connue un gaz parfaitement sec. T.a température de la \apeur étant pi'ise tout j)ivs (\\i c\liiidre, on n'a\ait j)as à s'()cciq)er du reh'oidissement toujours très-notable (pii avait lieu depuis rap[)areil île surfila uffe. Cette température était, comme la pression, notée de div en dix minutes. On a\ait donc une movenne trèscorrecte aussi.

La deteiMiiination de l.i de|)ense de \apenr p(Mlt se laire de deux manières : i" en mesurant, connue je 1 ai dit plus haut, la (juaiilite d e.iu alimeiilaire louiMue à la ( haudiei'*' pendant toute une journée et dixisanl par le nnndire de con|)s du j)istr)n; -j." en niesurant tres-e\a( lemeiil la (piantite d"eau h-oidc injectée au ( ondeuseiu* et la ipianlite d'eau tiède rejetee : d est ( lui' (|ue II dillereuce n est autre t|ne le poid» de \apeiir condensée, j.a première méthode est Irop simple p"ni- (|ll il \ .iil lieu de iii'n an( l<f : l'essellliel ici. c'est tpi'll n \ ait j)as la niniii(lr<' hnte de \apeur a ton! l'ensendjle de l,i machine, et (pie Ton rétablisse rii;(Mn-eusement a la Un de la journée le ni\eau initial de l'eau dans la < haiidière.

Je décrirai la seconde méthode après avoir montré comment se détermine la cjuantité de chaleur retrouvée dans l'eau du condenseur.

2" Mesure de la chaleur retrouvée. — Soient n la quantité totale d'eau rejetée du condenseur jiar coup de

piston (moteur) ; m la quantité de vapeur; / la température de l'eau d'injection ; /"la température de l'eau rejetée. On a pour la quantité de

chaleur reçue

Q, — I n — ni) [(/— i) -4- 0,00002 (/- — r )

-h o,oooooo3 (/■' — r ].

Dans les températures toujours très-peu élevées i et y, on peut négliger sans erreur sensible les termes au carré et au cube et écrire simplement

Le problème expérimental se résume, comme on voit, à déterminer i,/et II, m étant connu.

Occupons-nous de II. Pour déterminer cet élément, j'ai employé deux méthodes :

La première consiste de fait en un jaugeage direct. A l'arrière de la machine se trouvait établie une cuve en maçonnerie dont la capacité pour diverses hauteurs a été déterminée exactement en y versant des poids d'eau connus. A un moment donné, l'eau rejetée du condenseur était dirigée, à l'aide d'un tuyau articulé, dans cette cuve; puis, quand le ni- N eau s'y était élevé le plus haut possible, le tuyau articulé était de nouveau détourné. Le volume de la cuve était tel que l'expérience durait près de dix à douze minutes, inter-

Mille sur l('(|ii('l on uo pouvait pas rommcllrc j)liis de ^ secoimIo ilern'iir.

La seconde méthode, Ijien (pTelle repose encore piinnlisenuMit sur un jaugeage direct, était pourtant tres-diiïérente.

Au Ijas de la cuve ilont je n iens de parler se trouvait adaptée une jïlacpie de cuivre mince portant une ouNerture lirculaire tlenviron o"',o(j de diamètre, ouverture telle tjue, ([uand l'eau du condenseur coulait continuellement dans la cuve, ]o. niveau se maintenait à environ o'",G à o™,8 de hauteur au-dessus du (entre de rorifice.

Le déhit de cet orifice avait été déterminé d'une manière tout à lait expérimentale. L'orifice étant houché à laide d'un bouchon, on remj)lissait la cuve autant que possiljle et à une hauteur bien déterminée, puis on enlevait le bouchon et l'on comptait soigneusement le temps que le niveau mettait à s'abaisser, par exemple de o'", i en o'", r .

En désignant par S, s, n la section horizontale) de la cuve, la section de l'orifice en minces parois et le coelficient de contraction, on a

- - Sdh = nsdt \l'?.^li ,

/ étant le temps et h la charge au-dessus du centre de 1 orifice. Il \ ient ainsi