La seconde de ces intégrales est surtout intéressante
Ses termes proviennent principalement des échanges de chaleur entre la vapeur et les parois du cylindre; il faut donc s'attacher à rendre faibles ces échanges.
La chemise de vapeur remplit ce but. Elle avait été supprimée par quelques constructeurs alors que l'on croyait que dans les machines il y avait condensation pendant la détente; mais, depuis, son emploi est devenu général, à juste titre, comme la pratique l'a montré et comme nous allons le voir.
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S'il n'y a pas de chemise de vapeur, les tempéraUires T' et T des parois du cylindre et de la vapeur qu'elles renferment sont relativement peu différentes; le lacleur if—7y,
est donc très petit. Avec la chemise de vapeur la température T' des parois reste à peu près constante; la variation de celle de la vapeur est au contraire assez considérable; par
suite ï' et ï sont loin d'être égaux. Le facteur ,„ — — a donc
une valeur plus grande quand le cylindre est entouré d'une chemise de vapeur que lorsque cette chemise n'existe pas. Mais l'augmentation de ce facteui-estlargementcomi^ensée par la diminution de l'autre facteur dQ.,. Quand il n'y a pas de chemise de va|)eur il se jiroduit une condensation aiï moment de l'admission, et cette condensation donne lieu à un dégagement de chaleur considérable qui entre dansr/Qi; la vaporisation de l'eau qui couvre les parois au moment de l'échappement vient encore augmenter énormément la valeur de la quantité de chaleur mise en jeu par les échanges entre systèmes élémentaires. Cette condensation et cette vaporisation ne se pi'oduisaut pas quand on emploie la chemise de vapeur, les échanges de chaleur n'ont plus lieu que par conductibilité et i)ar convection; les (luanlilés ainsi échangées
sont donc très faibles. 11 en résulte que l'intégrale / / -^
est beaucoup diminuée par l'emploi d'une chemise de vapeur.
242. Les chiffres qui suivent, quoique empruntés à des xlocuments déjà anciens, jieuvent donner une idée de l'utilité de cet organe.
.MACHINES A VAPKLIt. 3>1
Nods avijils vu (|ue, pour une machine dont la chaudière est à i5o° et le condenseur à 40", la quantité de chaleur nécessaire |)our amener i''^' d'eau de l'état liquide à jo" à létat de vapeur satuiée à lôc est
0,=r6lO.
La chaleur rendue au condenseur est
jc' étant la fraction de la masse qui o>.t à l'élat de goulteleltes liquides disséminées dans la vapeur au commencement de l'échappement; celte fraction est d'environ 0,1 quand il n'y a pas de chemise de vapeui-. .Nous avons donc
Q.2=^ 56o (i — 0,1) ^= 004 et, par suite,
(Ji bio hio
Quand on em|)loie une chemise de vapeur, la vapeur du cylindre reste séclie; par suite, jc' est nul et
Mais, pour empêcher la condensation de la vapeur, la chemise a dû céder de la chaleur, ce qui a provoqué la condensation d'une portion de la vapeur qu'elle contient; on évalue à 0,2 environ de la quantité totale employée par coup de piston la quantité de vapeur ainsi condensée. La quantité de chaleur Q, est donc
0,=: 610 + 0,2 X 610 = jèi;
3'22 THERMODVNAMIQUK.
on en conclut
Le rendement se trouve donc élevé par l'emploi de la chemise de vapeur.
243. Les mêmes considérations expliquent l'effet avantageux de la surchauffe. La surchauffe agit comme la chemise de vapeur en empêchant la condensation de la vapeur sur les parois du cylindre. Mais la surchauffe n'est pas aussi universellement employée f|ue la chemise de vapeur. D'ailleurs elle est toujours légère et elle a surtout pour hut de vaporiser, avant leur entrée dans le cylindre, les gouttelettes liquides que la vapeur entraîne en sortant de la chaudière; elle sert donc plutôt à sécher la vapeur qu'à élever sa température.
244. Machines compound. — Mon hut n'étant pas de faire une théorie des machines à vapeur, mais d'illustrer par des exemples variés les principes de la Thermodynamique, je n'insisterai pas sur les machines des types les plus récents, tels que les machines compound.
Dans les pi-emières, la vapeur, après avoir agi dans un premier cylindre et s'y être en partie détendue, passe dans un second cylindre de plus grande capacité où elle se détend de nouveau en agissant sur un |)iston. Généralement la vapeur se rend ensuite dans le condenseiu-, mais quelquefois elle se détend encore dans un troisième cylindre avant de se condenser; la machine est alors dite à triple expansion.
.MACHINES A \APKIK. 3?.3
L'avantage de ce système est double; la détente peut être poussée plus loin sans que l'eiToil moteur subisse de trop grandes variations pendant un coup de piston et sans qu'on soit obligé d'employer des volants trop lourds.
Mais, en outre, et cela est beaucoup plus important, la température des parois de cbacun des cylindres oscille non plus entre ï, el T,, mais entre des limites plus étroites; celle du cylindre à baute pression par exemple a pour limites la température de la vapeur au moment où elle arrive de la cbaudière, el sa température au moment où elle passe d'un cylindre à l'autre; celle du cylindre à basse pression a pour limites la température de la vapeur au moment où elle passe d'un cylindre à l'autre, et celle qu'elle j)ossède au moment où elle passe dans le condenseur; les condensations à l'admission et les revaporisations pendant la détente et l'échappemenl, ainsi que les pertes de rendement qui en résultent, se trouvent beaucoup diminuées.
La même cbose arrive a fortiori avec les turbines où le régime est permanent, où par conséquent la température de la vapeur en un même point de l'espace est constante, de sorte que cbaque point de la paroi finit par se mettre en équilibre de température avec la vapeur au contact de laquelle il se trouve.
245. Injecteur Giffard. — Pendant longtemps ralimentation des cbaudiêres s'est faite au moyen de pompes, dites pompes alimenlaires, mues par la macbine elle-même; ces pompes puisent dans une bàcbe l'eau d'évacuation du condenseur et la font pénétrer sous pression dans la cbau-
3)!4 TIIERMODV.NAMIQUE.
dière. Aujourd'hui l'alimenlaiion de la chaudière se fait le plus souvent par Vinjecteur Giffard.
Sans entrer dans la description complète de cet appareil rappelons les parties essentielles qui le composent : un tuyau amène un jet de vapeur dans une boîte où débouche un tuyau d'aspiration plongeant dans la bâche d'emmagasinement de l'eau d'alimentation; un troisième tuyau, appelé tuyau de refoulement, amène l'eau dans la chaudière.
Son fonctionnement s'explique difficilement. Puisque l'eau de la bâche est aspirée, la pression dans la boîie de raccordement des trois luyaux est nécessairement plus petite que la pression atmosphérique. Comment alors l'eau peut-elle pénétrer dans la chaudière où la pression est beaucoup plus grande?
Je crois que la théorie complète de cet appareil est encore à faire et je n'ai pas la prétention d'en donner une. L'analyse (|ui va suivre est extrêmement grossière et a seulement pour but de montrer (|ue la Thermodynami(iue permet d'expliquer le |)aradoxe.
