VAPORISATION. FOURNEAUX
L« cylindre étant indéfini, noua pouvons supposer que le piston se meut indéfiniment, soit en pertaiii du foyer et allant sans cesse en s'en éloignant, soit en portant d'une distance indéfinie du fo} er et allant sans cesse en s'en rapprochant.
Dans le premier cas, l'air se raréfiant entre le foyer et le piston, par suite de la différence de pression qui a lieu, l'air extérieur traverse le combustible et vient se loger dans l'espace compris entre ce dernier et le piston en quantité égale au volume engendré par le mouvement du piston ; il y a alors tirage par nspiration.
Dans le second cas, l'air compris entre le piston et le foyer se trouvant comprimé, par suite de la différence de pression qui a lieu , cet air traverse le eombnstible et s'échappe du cylindre ; il y a alors tirage par inspiration.
Appelons ; P le poids d’air nécessaire à la combustion de I kilogramme de carbone ;
T, le temps en secondes, employé é la combustion de id. ;
é, la pression barométrique extérieure, en mercure;
A, l’excédant de pression nécessaire pour que l’air traverse le combustible avec la vitesse c, en mercure;
t, la température de l'air entre le piston P et le foyer F (llg. A).
Quel que soit le sens du mouvement do piston, la pression extérieure sur le piston et sur le foyer est constante et égale A A.
Lorsque le piston va en s'éloignant du foyer, la pression Intérieure est A — A, et l'écoulement a lieu en vertu de la différence
Lorsque le piston va en se rapprochant do foyer, la pression intérieure est A -{- A, et l'écoulement a lieu en vertu de la différence
Or, d'après un principe de physique générale qui dit que les volumes des gaz sont proportiOHurh, aux poids, en raison inverse des pressions, et proportionnels aux températures , V et V étant ces volumes, on a :
(l-J-oF)
a étant le coeUlcieot de dilatation des gaz , et égal a o,ooaS6. Faisant dans cette formule :
Nous obtenons :
AÏÂ
(l+oO
Telle est l’expression du volume de l’air, compris entre le piston et le foyer, nécessaire a la combustion de I kilograrame de carbone.
Le travail employé par le piston à faire passer cet air au travers du combustible , est :
SxPXTxAx I34U0,
CO>rPOSITIO> DES PARTIES DES MACHINES A VAPEUR.
S étant la surface du piston , t', sa vitesse par seconde ,
T, le temps emplové,
18690, la densité du mercure.
Or, S V T n’est autre chose que le volume engendre par le piston pendant le temps T, lequel volume est précisément égal à V ; on a donc, pour expression du travail dépensé pour opérer la combustion de } kilogramme de rarboue, abstraction faite du frottement du piston :
'1'” = A X r^Ti (« + «0 IS590 (J)
D'ou on déduit pour : I" tirage par aspiroUoo :
= — X +of) AX 13690;
3^ Tirage par inspiraticm :
T'« = 7-rX . , . (I +flf) h X 13690.
Lorsque le tirage a lieu par aspiration, / est la température de Tair, quand il a passé |»ar le fo>er et les divers canaux de circulation destinés à transmettre aux corps que l'on chauffe une partie de la chaleur qu'il n emportée avec lui.
Lorsque le tirage a Heu par inspiration , t est la température de l'air extérieur.
Si on veut avoir le travail par seconde, aÜn de pouvoir l'exprimer en chevaux, il sufllt de diviser eelte valeur de T* par T, temps employé, ce qui donne:
^ — X 7-—-, (I + O f) •— IS690
T 1,3 A :fc A ' ~ ^ T
P varie entre 20 et 25 kilogrammes, dans les foyers bien construits. b est généralement égal à O*, 76.
/est 10<* en moyenne pour le tirage par inspiration, et varie entre 300 et 400<> pour le tirage par aspiration.
h est une quantité qui se détermine par expiTienee; elle dépend du frottement de l'air à travers le combustible. Ce frottement est d'autant plus considérable que : l** Le combustible est plus serré;
3*» 1.0 v itesse de l'air est plus considérable ;
3» L'épaisseur du combustible est plus grande.
Or, voici ce qui a lieu généralement :
Dans les foyers ordinaires, ou l’on brûle de la houille, on donne a la surface de la grille environ pour chaque 10 kilograTqmes de bouille brûlés par heure.
Dans les locomotives où Ton brûle du coke, on donne à la surface de la grille ,03 par chaque 10 kilogramnves de coke brûlés par heure.
L’epaisseur de la houille sur la grille est de 0",08 ; celle du coke environ 0 *, 60 .
Si nous faisons les produits des surfaces de grilles par les hauteurs du combustible, nous obtenons les volumes accordes dans les foyers aux mêmes quantités de combustible brûlées par heure, ce qui donne ;
0“^,I5 X O", 08 = O»*, 012 0« v,02 X 0- ,60 sas 0*" « ,0I2
VAPOaiSATlO. FOIRNRAUX.
O» volumes sont cgaox ; ce résohat indique que^ la densité du coke étant moitié de celle de la bouille, 00 charge deux fois en coke pour une fols en houille, à poids égaux brûlés dons le même tempe.
D’autre part, le frottement de Tair contre le combustible qu’il traverse ne dépend pas seulement de la section primitive d'écoulement à travers ce combustible, mais du nombre infini de sections d’écoulement qu’il anécte, depuis son entrée dans la masse en combustion Jusqu’à sa sortie. C’est pourquoi nous con> sidérons lo résistoxkce qu’oppose cette masse aa mouvement de l’air qui la traverse, non comme en raison inverse de sa section, pour une même quantité brûlée dans un même temps, mais eorome eo raison Inverse de son volume, c’est>à-dire le produit de cette section par l’épaisseur de la masse.
Or, ce produit est le même pour les foyers ordinaires et pour les locomotives, où les genres de chauffage sont tout différents.
Nous en concluons que la valeur de à, pour tous les appareils de chauffage, quels qu'ils soient, doit être considérée comme constautr, car elle l'est là où la combustion est aussi bien dirigée que possible.
Cette assertion serait, du reste, facile à vérifier au moyen d’un manomètre placé :
lo Sous le cendrier, /erra/^, d’une locomotive marchant à sa vitesse ordinaire;
T* Sous le cendrier, frrmé» d'une chaudière à vapeur dont le foyer serait bien construit.
On déterminerait ainsi, non seulement les valeurs relatives de h, dans les deux cas, que nous supposons égales, mais encore leurs valeurs réelles, ce qui serait d’autant plus important qu’on n’a que des données très vagues sur ce point.
Suivant nous, cette valeur de A serait comprise entre 9 et 4 eentimetres de mercure ; moyenae 9 eeiitiraétres.
Nous verrons phis loin quelle force il est nécessaire de dépenser, eo admettant ce chiffre, suivant les deux systèmes de tirage. *
Nous avons trouvé (équation 8) :
f}iscussion.
~bW ('+“') A X 18590.
Nous voyons d’abord que + A, au dénominateur, correspondant au tirage par inspiration, et — A. au
tirage par aspiration, si le dénominsteor de la fraction : — t- augmente, cette fraetion diminue, et réci-
proqurment. Le même résultat a lieu pour T.
Mais ce n'est pas IA qu’est la plus grande dlfféreoee, c’est A la valenr de t.
En effet, si on pouvait arriver A faire en sorte que la température de la fnmée sortant du foyer et des canaux de cirrulation fût égale A la température extérieure, alors la seule dlfférenee entre les quantités d’ar-
Uon dépensées roulerait sur la fraction -rrr* • Alais tels que les appareils de chauffage sont construit»
aqjourd’bul, la Ibmée qui sort des canaux de cirrulation est A une température d’au moins lom-, et s’élève, comme dan» les locomotives, Jnsqu’A 400-' j moyenne, 800».
La température extérieure, au contraire, varie entre — 1 0 et -J- 80<“ centigrades ; moyenne, -|- 1 0.
Il en résulte que le fadeur I -f- of> proportionnel au travail dépensé, est :
Dons le premier ea.», I-J-0, 00366x300=8, 0»M;
Dans le second cas, l-|-0,00366XtO=l,0366, c’est-A-dire plus que double, dans le premier cas que dans le second.
/hHxtème Stettm. |7
COMPOSITION DES PARTIES DES MACUINES A VAPEUR
Admettant pour A 1a valeur 0*,04, noua obtenoat :
Tiruge par inspiration :
rr* X • X 1,0)66 X 0,04 x issso
lyS OfoO
» 410 P küogrammelres.
Palaoos P =. JO kilog., c’e»t le minimum de valeur qu’il pnisae avoir pour 1 kiloq. de houille brdlée, nous obteoona :
T. = 410 X îo = 8 J 00 klkigrammètrea.
Tirage par aspiration:
— 934 P kilogrammetrn, et en faiiant P = 30 kilogrammea :
T, =0 934 X *0 = 18460 kilofp’ammétrei.
Eremptr.
Dana les looomotivea, on brûle 400 kilogr. de coke par heure, donc 1 kilogr. eu
9 te-
eondea.
FaiaanlT = 0 ,
Le travail mveaeairc & la combustion de I kilogramme de coke étant, pour 9 secondes :
1“ Pof InspiraUon kllogrammèties ;
3“ Par aspiration »rf.;
pour une seconde. Il est ;
8300 9 II'V*',ll
l« ^=9UV-.,II = — - J- - l)0",3;
