Valeur maximun du rendement thermique

d’une machine à vapeur. — Cette valeur limite tend vers

l'unité quand T, augmente et quand T, diminue. On peut donc thSoriquement obtenir une machine thermique d'un rendement élevé en prenant pour T, et T, des valeurs convenabies. Mais pratiquement il est impossible qu'il en soit ainsi, les températures T, et T, ne pouvant varier que dans des limites restreintes.

Dans les machines à vapeur d’eau la température maximun T, est celle de la chaudière. Elle est limitée par la résistance des parois de la chaudière, sur lesquelles s'exerce la pres-

sion de la vapeur. Cette pression croit rapidement avec la température : elle est de 5 atmosphères à 152° centigrades et

de 10 atmosphères à 180°. Aussi ne peut-on sans crainte d’explosion dépasser la température de 200° ; la valeur de T, est est alors 273 + 200 — 473.

La température T, est également limitée. Si la machine ne possède pas de condenseur la pression de la vapeur, à la sortie du cylindre, doit être au moins égale à celle de l’atmosphère ; sa température est donc au moins 100° centigrades. On a donc T, > 373.

Lorsque la machine possède un condenseur, T, est la température de ce condenseur. Mais celte température est nécessairement plus grande que celle de l’air ambiant; elle est généralement de 40° centigrades ; par suite, on a alors D; — 2273-40 — 913;

Mais nous admettons ainsi que la vapeur sort du cylindre sous la pression maximun % de la vapeur pour la température du condenseur. Or, généralement, iln'en est pas ainsi, Le condenseur contient toujours, malgré l'usage des pompes à air, une certaine quantité d’air dont la pression B s'ajoute à celle

de la vapeur. Par conséquent, la vapeur sortant du cylindre

doit être à une pression plus grande que x + $ et sa température est plus grande que celle du condenseur.

Si nous prenons pour T, et T, les valeurs 473 et 313 qui sont les limites extrêmes en pratique, nous obtenons pour le

rendement maximum

TT — 0,36 environ,

218. Tentatives faites pour augmenter le rendement d’une machine thermique.— A la rigueur il serait possible d'amener la température T, à une valeur très peu supérieure à celle de l’eau d'alimentation du condenseur, soit 20° environ. Il suffirait de prendre une quantité d’eau suffisamment grande et d'extraire l'air aussi complètement que possible. On augmenterait ainsi le rendement de la machine, mais cet avanlage serait amplement compensé par le travail qu'on devrait demander, pour l'obtenir, aux pompes à eau et aux pompes à air. D’autres moyens doivent donc être employés si on veut abaisser T,.

M. du Tremblay a proposé d’abaisser considérablement la température T, en employant la plus grande partie de la chaleur produite par la condensation à vaporiser de l’éther ; cet éther élait recueilli dans un second condenseur. Ce pro-

cédé n’a pas passé dans la pratique.

219. La température T, ne pouvant être abaissée, on a essayé d'élever la température T,. Ce résultat ne pouvant être obtenu avec la vapeur d’eau saturée, on s’est adressé à l’air. Pour ce corps, comme d’ailleurs pour tous les gaz, la pression

nest pas uniquement fonction de la température et il est

possible d’avoir une température élevée sans que la pression devienne dangereuse. L'emploi de l'air comme agent de transformation offre donc des avantages et, en effet, le rendement thermique des machines à air chaud est plus grand que celui des machines à vapeur.

Mais cet avantage est largement racheté par les inconvénients que présente ce genre de moteur: l'air chaud brûle les huiles destinées à atténuer les frottements des organes de la machine ; en outre, il oxyde les pièces métalliques. Pour ces

raisons les frottements sont considérables et absorbent une notable quantité de travail ; par suite le rapport = du travail

utilisable au travail indiqué est plus petit que dans les machines à vapeur. La petitesse de la pression, qui est cependant la seule raison qui fasse préférer l'air chaud à la vapeur d’eau,

offre elle-même un inconvénient, car le travail fourni par l'unité de masse, qui est exprimé par / pu, est alors très petit.

Il faut donc, pour produire pendant un temps déterminé une quantité de travail égale à celle d'une machine à vapeur d'eau, ordinaire, une masse de gaz très considérable, ce qui entraîne à donner des dimensions exagérées à la machine. La surface de chauffe se trouve nécessairement augmentée et la chaleur

perdue par rayonnement et par les produits de la combustion

est beaucoup plus grande ; le rapport à est par conséquent diminué. ,

Ainsi, en résumé, la substitution de l'air à la vapeur d’eau

augmente le rendementthermique des machines, mais il dimifé

T nue les deux autres rapports — et 0, T

pression du rendement industriel. Cette dernière quantité ne

as |

qui figurent dans l’ex-

varie donc pas sensiblement. D'ailleurs le volume considérable qu'occupe nécessairement une machine thermique de puissance moyenne augmente le prix d'achat et les frais d'entretien de l'unité de puissance. Aussi les machines à air chaud, quoique conçues d'après des principes rigoureux, n’ont-elles

pu remplacer les machines à vapeur d’eau.

220. Emploi de la vapeur d’eau surchauffée. — L'augmentation de pression qu'éprouve une vapeur lorsqu'on élève sa température est beaucoup moins considérable quand cette vapeur n'est pas saturée que quand elle est saturée. On a donc songé à élever la température limite T, en surchauffant la vapeur produite, à l'état de saturation, à une tempéralure inférieure. On pouvait espérer obtenir ainsi une augmenta” tion du rendement thermique sans exagérer la pression et en évitant les inconvénients des machines à air chaud. En réalité on se prive ainsi d’un avantage que possède la vapeur d’eau saturée sans y trouver de compensation importante, La vapeur d’eau saturée entraine avec elle des gouttelettes liquides qui lubrifient le piston ; avec la vapeur surchauffée cet effet ne se produit plus et les frottements du piston contre les parois du cyiindre absorbent une quantité de travail telle que le rendement industriel de la machine n’est pas augmenté, malgré l'augmentation du rendement thermique. D'ailleurs nous nous rendrons compte, par un exemple, de la faible élévation que subit le rendement thermique lorsqu'on emploie de

la vapeur surchauffée.