COMPARAISON ENTRE LES DIVERS TYPES DE CHAUDIÈRES

763. Les chaudières à bouilleurs, et en général, les chaudières à foyer extérieur avec fourneaux en maçonnerie tiennent beaucoup de place et leur installation occasionne des frais accessoires de construction assez importants.

En raison de la haute température des gaz et de la grande surface offerte au refroidissement par les carneaux, il y a des pertes notables de chaleur par les parois; pertes qui, d'après les expériences de MM. Scheurer-Kestner et Meunier, s'élèveraient jusqu'à 20 et 25 p. loo. C'est une cause sérieuse d'infériorité de rendement.

Il pénètre en outre à travers les parois en briques, en raison de la grande surface qu'elles présentent, une notable quantité d'air qui refroidit les gaz de la combustion et diminue le tirage dans des proportions quelquefois fort gênantes. Dans certains cas on a été conduit à revêtir ces parois d'une enveloppe métallique pour maintenir un tirage suffisant.

Un inconvénient grave des carneaux en maçonnerie séparés par des murettes résulte de ce que la circulation des gaz de la combustion ne s'y fait pas toujours régulièrement; il suffit d'une légère fissure dans une voûte, ou dans les murettes de séparation, pour qu'une partie des carneaux et de la surface de chauffe correspondante soit presque complètement inutilisée et que, dès lors, les gaz sortent plus chauds en emportant avec eux plus de chaleur.

C'est pour toutes ces causes que le rendement des chaudières à foyer et circulation extérieurs est de 5 à lo p. loo moindre que celui des chaudières à foyer et à circulation intérieurs.

Enfin les parois du foyer en briques réfractaires se détruisent assez rapidement sous l'action de la chaleur, des mâchefers collants et des coups de ringard des chauffeurs, et leur entretien est assez onéreux.

La façade du foyer en maçonnerie construite autour des bouilleurs se détruit rapidement sous l'action des mouvements de dilatation des bouilleurs et exige le plus souvent un rejointoiement continuel et une reconstruction fréquente.

Avec les chaudières à foyer et à circulation complètement intérieurs du type locomotive, on n^a pas à craindre ces passages irréguliers des gaz de la combustion d'un cameau à un autre et la circulation ne peut se faire que dans des conditions parfaitement déterminées. De plus, les rentrées d'air ne sont pas possibles.

Le refroidissement extérieur est aussi moins considérable, car les gaz de la combustion sont entourés d'eau de tous côtés et ce sont les parois de la chaudière qui sont exposées au refroidissement. Or, la température de ces parois est beaucoup moins élevée que celle des gaz de la combustion et on conçoit que la perte par transmission puisse être très réduite, surtout si l'on recouvre d'une enveloppe l'extérieur de la chaudière.

Les générateurs comme ceux de Cornwall, dans lesquels la circulation des gaz s'effectue en partie à l'intérieur et en partie à l'extérieur, se trouvent à ces différents points de vue dans des conditions intermédiaires. Il faut d'ailleurs remarquer que, dans ces appareils, lorsque les gaz arrivent dans les carneaux exposés au refroidissement extérieur, leur température est déjà notablement abaissée, et que, par conséquent, la perte est moins sensible que dans les chaudières à bouilleurs ordinaires.

Les chaudières à foyer intérieur présentent en général un danger contre lequel il faut avoir grand soin de se tenir en garde. La nappe d'eau qui recouvre le ciel du foyer n'a d'ordinaire qu'une faible épaisseur et il faut constamment surveiller le niveau pour que la tôle de coup de feu ne soit jamais mise à découvert. Une négligence du chauffeur pendant un temps relativement court suffit pour que ce fait se produise ; alors la tôle, n'étant plus refroidie par l'eau, s'échauffe, rougit et se déchire si elle est de mauvaise qualité ; mais le plus souvent elle se creuse de manière à former une cloche qui remplit quelquefois (oute la capacité du foyer. Cet accident est assez fréquent ; pour le prévenir, la plupart des constructeurs établis-

i24 OBSERVATIONS.

sent au-dessus de la chaudière un cylindre supérieur qui communique avec elle, el permet de remonter convenablement le niveau de Teau au-dessus du foyer.

Pour éviter que la tôle de coup de feu ne soit portée au rouge lorsqu'elle vient à ne plus être baignée par Teau, on emploie quelquefois des bouchons fusibles vissés dans le ciel du foyer. Chacun d'eux est percé longitudinalement d'un canal qu'on remplit de métal fusible. Si le niveau s'abaisse trop le métal entre en fusion et coule ; aussitôt la vapeur s'échappe et vient éteindre le feu. Ces bouchons sont employés dans les locomotives et dans certains générateurs fixes.

Les chaudières à bouilleurs sont les moins exposées au danger que nous venons d'indiquer ; le coup de feu étant à la partie la plus basse de la chaudière, il faudrait vider complètement celleci pour que cette tôle pût rougir.

Les chaudières tubulaires ont l'avantage de présenter, sous un volume relativement faible, une surface de chauffe et une puissance considérables. Elles sont beaucoup moins encombrantes que les chaudières à bouilleurs et de Cornwall, mais elles contiennent en général moins d'eau et leur marche est par conséquent moins stable.

Leur construction et leur conduite sont plus délicates et elles sont plus sujettes aux fuites. Enfin leur plus grave inconvénient provient de l'impossibilité à peu près complète d'effectuer un bon nettoyage intérieur et surtout l'enlèvement des incrustations adhérentes qui recouvrent les tubes et remplissent même parfois les intervalles qui les séparent. Le service de ces chaudières ne peut se faire d'une manière régulière et prolongée qu'en employant des eaux à peu près pures ou purifiées artificiellement.

Les chaudières à vaporisateur amovible constituent, sous ce rapport, une modification des plus heureuses.

Les chaudières à vaporisation rapide ont, en général, un volume moindre et une surface de chauffe plus grande que les chaudières tubulaires elles-mêmes. Il en résulte que leur fonctionnement est encore moins stable; nous avons indiqué {7%s) comment dans certains générateurs on cherche à remédier à cet

CHAUDIÈRES A VAPEUR. i25

inconvénient par Faddition d'un réservoir supérieur en partie rempli d*eau.

Parfois même on établit deux réservoirs parallèles superposés; la prise de vapeur se fait alors sur le réservoir le plus élevé. II est évident que l'augmentation du volume du liquide résultant de cette disposition entraîne une diminution de sécurité.

Les tubes des chaudières à petit volume n'ayant qu'un faible diamètre sont exposés à être rapidement obstrués par les incrustations. On atténue cet effet fâcheux en épurant les eaux d'alimentation et aussi en alimentant directement dans le réservoir de vapeur de la chaudière afin d'obtenir par une rapide élévation de température des dépôts boueux non adhérents que l'on extrait de temps en temps par des purges. En outre les extrémités des tubes étant accessibles, il est facile de procéder à leur nettoyage intérieur à Taide d'outils spéciaux, tels que tarières, grattoirs, etc.

Bien que ces chaudières offrent un grand nombre de joints, ordinairement deux par tube, les fuites sont aujourd'hui assez rares et l'application des joints à bagues coniques, sans interposition de mastic, a constitué un perfectionnement très important. Ces joints sont très étanches, ne présentent aucune cause de détérioration et il est très facile de les démonter et de les remettre en place en peu de temps. Au point de vue de la sécurité ces chaudières sont ordinairement préférables à celles des autres types; leur emploi tend à se généraliser de plus en plus, depuis quelques années.

764. La considération de l'emplacement horizontal que nécessitent les divers types de chaudières pour une surface de chauffe déterminée peut avoir, dans certains cas, une influence toute particulière sur le choix de l'appareil que l'on veut employer.

Pour rendre comparables, à ce point de vue, les divers générateurs entre eux, nous indiquons approximativement pour chaque système le rapport de la surface de chauffe à la surface occupée par la chaudière, ou, ce qui revient au même, le nombre de mètres carrés de surface de chauffe pour un mètre superficiel d'emplacement sur le plan horizontal.

i"" Chaudières à grand volume. . a à Sm^i en moyenne, a" — semi-tubulaires. .35 —

3° — lubulaires 5 9 —

4° — multibulaires . . . 9 12 —

5* — verticales 10 i5 —

Ces chiffres permettent de déterminer approximativement, suivant le système choisi, l'importance de la chaudière qui peut être installée dans un emplacement donné.

756. Rendement. — Un des éléments les plus importants d'une chaudière à vapeur est son rendement, c'est-à-dire la quantité d'eau vaporisée par kilogramme de combustible. C'est le plus souvent d'après son rendement qu'on estime la valeur d'un système ou d'une disposition de chaudière.

Au premier abord il semble assez simple de mesurer exactement le rendement d'une chaudière pour le comparer à celui d'une autre ; on pourrait croire qu'il suffit pour cela de faire fonctionner chacune d'elles pendant un certain temps, de peser le combustible consommé et de mesurer Teau prise pour l'alimentation.

En fait, rien n'est plus difficile que d'avoir des chiffres exacts, à cause des nombreux éléments qui interviennent et tendent à fausser les résultats de comparaison.

Il y a d'abord la manière de conduire le feu ; on a constaté en effet que le rendement d'un même générateur peut varier de plus de 5o p. 100, suivant l'intelligence et l'habileté du chauffeur, suivant qu'il est ou non habitué à la chaudière qu'il conduit ou au charbon qu'il emploie. On a organisé dans certains pays des concours de chauffeurs, dans le but d'exciter entre eux une certaine émulation et de leur faire voir les meilleures méthodes pour conduire les foyers et les chaudières. On a pu constater ainsi de très grandes différences dans les résultats obtenus.

Cependant, ce qui semble résulter des expériences faites, c'est que, lorsqu'on a un foyer bien établi suivant les principes énoncés dans le chapitre qui a été consacré à cette étude (tome l") et lorsque le fourneau a été construit de manière à éviter, autant que possible, les pertes de chaleur, le rendement ne dépend

uniquement que de la température à laquelle les gaz de la combustion quittent la chaudière, et cela quel que soit le type de générateur employé.