CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES

pas qu'il soit d’une bonne économie d’appliquer ces procèdes en toute occasion, car si on brûle moins de charbon , on a besoin d’un plus grand capital, une chaudière de ce système étant nécessairement, en raison de ses dimensions, d’un établissement plus coûteux. Quelques personnes s'imaginent qu'il existe dans les chaudières du Cornouailles une vertu tonte singulière, d'où résulte l'économie si célébré de ces chaudières ; mais nous trouvons qu’à surface de chauffe égale ces chaudières sont moins économiques que les chaudières ordinaires de la marine, et même, sans aucun doute, que l'ancienne chaudière de Watt. Au chemin de fer de Londres à Black wail, on a disposé un certain nombre de chaudières marines parallèlement à un même nombre de chaudières du Cornouailles, avec la même surface de chauffe, et dans des circonstances aussi identiques que possible. Les expériences , qui ont été faites à plusieurs reprises sur ce double système , ont prouvé de la manière ta plus concluante que les chaudières du Cornouailles étaient les moins économiques.

Notre opinion n'est donc nullement ébranlée par les résultats obtenus dans le Cornouailles ; et nous demeurons convaincus qu'en ayant égard a toutes les circonstances qui peuvent se présenter, l'ancienne chaudière de W att est préférable à toute autre pour les machines a basse pression , dans les pays ou le charbon ne s'élève pas a un prix exagéré.

Ce qui doit le plus étonner lorsqu'on considère cette absence générale de perfectionnements dans les dispositions des chaudières à vapeur de machines Axes, ce sont les immenses progrès réalisés par les machines locomotives, tant sur teree que sur mer. Ces progrès ont nécessairement entraîné avec eux des améliorations importantes dans le système des chaudières, car les circonstances n’étaient plus la tout a fait les mêmes. R y a , sous ce rapport , un contraste frappant entre l’etat à peu près stationnaire des dispositions générales adoptées depuis Walt dans les machines Axes ordinaires , et la marche si rapide des progrès de la vapeur dans ses applications a la locomotion. Cependant dans quelques circonstances particulières des machines Axes, on s'est écarté un peu de l'ancienne forme des chaudières de W att, lorsque, par exemple, on voulait appliquer le principe de l'expansion de la vapenr sur une grande échelle, et employer cette vapeur à une tension considérable. Il est clair qu’il faut avoir, dans ce ras, une plus grande force de résistance ; et nous voyons effectivement que c’est dans ce but que les changements de quelque Importance ont été faits. On doit remarquer aussi, comme une chose assez naturelle, qu'il a été réalisé , sur le continent et en Amérique, beaucoup plus d'améliorations de ce genre qu'en Angleterre , ou le prix du charbon, comparativement très bas, rendait ces améliorations de fort peu d'importance. Les ingénieurs étrangers ont aussi fait subir de plus grands changements aux proportions indiquées par Watt, relativement a la capacité et A la surface de chaufTe ; mais, ainsi que nous le verrons pins tard, les chaudières ont été d’autant moins efAcaces et même économiques, que l'on s'est plus écarté de la forme primitive. Nous verrons aussi que, sauf les circonstances de force et de convenance dans l'emploi de la vapeur A haute pression, Watt nous a laissé la meilleure forme de chaudières à vapeur, tant sous le rapport des différentes proportions de leurs parties, que si on les considère comme des récipients de calorique et des générateurs de vapeur.

I*es raisons qui font qûe, d'ici à longtemps, nous ne prévoyons guère d'améliorations de quelque valeur dans les chaudières ordinaires de Boufton et de Watt, sont légitimées par les considérations suivantes. Supposons l'un des cas les plus simples ; et prenons un vase ordinaire ou une chaudière, dont le bot spécial serait de mettre en ébullition une quantité d'eau considérable ; soit, par exemple, un vaisseau en fer de forme rectangulaire. Supposons ce vaisseau presque rempli d’eau et supporté, dans ane position horizontale, par deux murs eu briques parallèles établis, dans le sens de l'axe principal, sur toute la longueur, en laissant au-dessous un espace libre. Supposons que, dans cet espace d'nnc capacité a peu près égale A celle de la chaudière , immédiatement au-dessous et A l'une des extrémités de cette chaudière, on dispose une grille de foyer, ayant toute la largeur de la chambre et toute la longueur compatible avec les facilités d'entretien du combustible. La longueur de In chaudière devra être assez, grande

CHAUDIÈRES

pour que la plus forte partie de la chaleur produite ait le temps d’étre absorbée par l'eau, lors du passage le long des parois de la flamme et de l'air chaud, provenant du combustible incandescent placé sur la grille. 11 faut, pour cela, que la fumée ne conserve plus que la chaleur qui est indispensable nu degré de légèreté spécilique nécessaire a son ascension dans la cheminée. Nous supposons que cette cheminee soit placée un peu au-delà de l’extrémité de la chaudière opposée a la grille. On peut aussi, sans donner a la chaudière une longueur exagérée, conserver a la fumée plus de chaleur qu'il ne lui en faut pour produire uu tirage suffisant au renouvellement de l'air. H faudra alors absorber cet excès de chaleur au moyen de deux tuyaux ou carneuux, ménagés latéralement à la chaudière. L’ air chaud et la fumée étant contraints de circuler par ces carneaux, avant d’atteindre la cheminee, abandonneront, nu prolit de l'eau, leur excedant de chaleur. L’effet de cette nouvelle disposition sera donc simplement de nécessiter une longueur de la chaudière moins considérable que dans le cas précédent.

La description que nous venons de donner d’uue chaudière destinée à tout autre objet que celui de l'entretien d’une machine a vapeur, et qui ne comporte qu'un développement de chaleur modérée, est peut-être la plus simple que l'on puisse concevoir, et noos n’avons qu’a supposer, au-dessus de la surface de l’eau, uu espace suffisant, comme réservoir de vapeur, pour nous donner immédiatement une idée générale île la chaudière de forme oblongue adoptée par Watt comme le type ou le principe élémentaire de la construction de sa chaudière ordinaire. Nous devons observer maintenant que In partie inferieure de la chaudière, qui contient l’eau, demande une surface de chauffe la plus étendue possible, en raison de la quantité d’eau qu’elle contient; et que, d’un autre côté, la partie supérieure de la chaudière*, celle qui renferme la vapeur, ne doit avoir que la plus petite surface possible de refroidissement, tout en présentant une certaine capacité pour contenir In vapeur. Il résulte de ces deux exigences, assez évidentes par elles-mêmes, que nous devons adopter pour la chaudière une ligure prismatique oblongue, présentant a sa partie supérieure la forme d'un demi-cylindre. Or, une pareille ligure, en la supposant un peu cintrée et arrondie en dessous, ainsi que légèrement concave sur ses parois latérales, n’est autre chose que la chaudière ordinaire, dite chaudière en chariot, de \\ att.

Les formes cintrées du fond et des côtés de la chaudière n'ont pas seulement pour but, comme on l'a sou veut suppose par erreur, d’ajouter a la force de résistance. En effet, ces formes cintrées, sans arcsboutants, seraient bien peu convenables i*>ur remplir ce but, et il serait facile de prouver qu’on obtiendrait une plus grande force en adoptant une forme contraire, c'est-à-dire une forme convexe a l’e vielleur au lieu d'une forme concave. Ce n’est point, d’ailleurs, une gronde force qu'il faut rechercher duns une chaudière a basse pression , fonctionnant a 1 ou 2 dixièmes de kilogramme seulement de pression , par centimètre carré, au-dessus d'une atmosphère*. Le point le plus important a considérer Ici, c'est le mode de disposition de la surface de chauffe, par rapport à la grille du foyer ; car c’est par l'intermédiaire de cette surface de chauffe que la chaleur se communique à l’eau conteuue dans la chaudière, et que la vaporisation de cette eau est produite.

Puisque la bonne disposition de cette surface de chauffe a une telle Importance dans toutes les especes de chaudières à vapeur, sous les deux rapports de la durée de ces chaudières et de l'économie du combustible, nous allons présenter a ce sujet quelques considérations bien nettes qui puissent mettre tout le inonde u même d apprécier les mérités de la chaudière de W att.

Nous avons dit que le fond de la chaudière, au-dessus du feu, était légèrement cintre; voici pourquoi. La surface de chauffe, dans l'espace donné, compris entre les murs latéraux du fourneau, se trouve évidemment augmentée par cette disposition. Un arriverait, a lu vérité, au même résultat quant u retendue de la surface de chauffe, en donnant une forme convexe au fond de la chaudière ; mais alors le feu et la flamme ne seraient plus enveloppés et, pour ainsi dire, coucentrés dans l’eau, comme relu a lieu avec la forme concave; et l'on voit facilement qu'une partie notable de la flamme irait agir, sans utilité, coutre* les parois latérales des murs, \oici, d’ailleurs, le principal motif de cette disposition. La

CONSIDERATIONS GENERALES. lo»

grille du foyer es* généralement horizontale dans sa section transversale; et comme le combustible est ordinairement étendu par masses égales, dans ce sons, sur les barreaux, il en résulte que la température de la chambre du fourneau, autant du moins que cela dépend du rayonnement de la chaleur, doit être un peu plus élevée immédiatement au-dessus du milieu de la grille. L’effet de la chaleur ainsi communiquée par la masse entlammee au fond de la chaudière, en le supposant plat, ira en diminuant graduellement du centre vers les deux borda; cet effet étant, dans tous les cas, en raison directe de la température du combustible iucaudescent en un poiut donne, et eu raison inverse du carré de la distance qui sépare la surface en igmtion du fond de la chaudière. Pourvu que Ton connaisse la loi exacte du décroissement de lu température, depuis le centre jusqu'aux bords, d’une masse uniforme de combustible incandescent, on pourra obtenir aisément la véritable forme de la courbe que <k»it décrire l’are du fond de ta clmudiere, pour que l'effet de lu chaleur, provenant d’un foyer d'une même épaisseur de combustible, soit le même sur t ouïes les parties de la surface de chauffe, laquelle ne doit point être Inégalement affectée en un point plutôt qu'eu un autre. Bien qu'il soit inutile ici de déterminer théoriquement cette loi, la pratique «vaut depuis longtemps résolu la question avec un degré de perfection beaucoup plus grand qu’il n'est possible de l'obtenir en conservant au leu une épaisseur uniforme, il est bon néanmoins de faire voir brièvement combien est erroné le principe qui consiste à donner une forme convexe au fond des chaudières, comme dans les chaudières cylindriques ordinaires à haute pression. En supposant que la tempt rature du combustible incandescent ne soit pas plus élevée au milieu qu’aux bords de la grille, et en prenant la distance moyenne entre la surface du combustible et le fond de la chaudière égale à 1 5 centimètres, soit, par exemple, 1 3 centimètres au centre et 1 7 aux bords, ce qui est un cas très ordinaire, l'effet de la chaleur rayonnante contre la partie centrale du fond de la cliaudiere, comparé à celui qui

agit vers les côtés du foyer, sera à ce dernier dans la proportion des nombres — ri . on - * ’ 1 r |I3) t!7)*’

a peu près comme 2 es! a I ; cette grande différence d’effet est encore naturellement augmentée par

l'excédant de l’intensité de la chaleur au centre du foyer.

En pareille circonstance, nous ne devons pus nous étouuer de la grande facilité avec laquelle les plaques inferieures du dessous de la chaudière sont brûlées graduellement et se trouveut mises bientôt hors d'usage, tandis que celles qui garnissent les côtés ne sont presque pas atteintes. Dans les chaudières en chariot, le contraire, U est vrai, doit quelquefois avoir lieu, c'est-a-dire que les plaques d'appui, ou celles qui s’en approchent, sont plus directement exposées à se brûler et à se détériorer que relies qui forment le couronnement du fond de la chaudière. Mais ce résultat ne fait que confirmer la vérité du principe general que nous soutenons, eu même temps qu'il prouve l' importance d’avoir egard a toutes les nécessités des dispositions que l'on adopte, et A tous ces détails minutieux négligés trop souvent par les ingénieurs théoriciens. Et, en effet, le vice que nous venons de signaler provient toujours, ou de ce que la courbure du fond est trop prouoncce, ce qui éleve le sommet de l'arc, ou de ce qu’il y a une trop grande épaisseur de combustible sur les barreaux, de sorte que la surface rayonnante est trop rapprochée des bords de la chaudière ; quelquefois encore, c’est la grille du foy er elle-même qui est placée trop haut. Si, au contraire, nous voulons chercher A remédier u l'inconvénient que nous signalons, dans le» chaudières complètement cylindriques, uous ne trouvons aucun mode d'arrangement du combustible, aucune disposition de la grille, qui puisse empêcher Faction nuisible du feu contre les points le plus directement exposes de l'are convexe de la chaudière.

La raison qui fait que la positiou de la surface de chauffe influe puissamment sur la génération de la vapeur se conçoit parfaitement d'apres la considératiou suivante. Pour que la vapeur se forme dans les conditions les plus avantageuses, il faut que la position de la chaudière soit telle que la surface de chauffe ait la plus grande tendance a absorber le calorique, de manière a en transmettre le plus possible à l'eau de l'intérieur de ia chaudière. Plus est grande la différence de température entre la paroi extérieure de

CHAUDIÈRES

la chaudière, qui reçoit l'action du feu, et la paroi intérieure, plus la communication de ta chaleur devrait s'opérer rapidement, afin de préserver la paroi extérieure de toute détérioration. Or, supposons qu'au lieu d’étre placée dans une position a peu près horizontale au-dessus du foyer, comme nous venons de le voir, la surface de chauffe se trouve disposée dans un plan perpendiculaire a la grille du foyer, c'est-àdire dans un plan à peu près vertleal ; et admettous, de plus, que le combustible Incandescent soit en contact immédiat avec la paroi de cette surface de chauffe, ainsi que cela a lieu en réalité dans la plupart des chaudières de ce genre à foyers intérieurs, comme dans les chaudières des machines locomotives de terre et de mer, et en général dans toutes les chaudières avec boite à feu. Voici ce qui devra arriver. Toutes les particules d'eau qui se trouvent en contact avec la paroi Intérieure ou la surface gènèratricr, venant à se convertir en vapeur, devront s'élever jusqu'à la surfnee de l'eau. Il résulte évidemment de cette ascension continue qu'il se forme comme une petite couche ou nuage de vapenr le long des parois verticales de la chaudière, qui se trouvent ainsi séparées de l’eau. De là naissent deux inconvénients graves. En premier lieu , il ne peut plus y avoir une communication aussi rapide de la chaleur de la plaque à l'eau de la chaudière , puisque cette eau n'est plus en contact immédiat avec cette plaque, excepté seulement au point le plus bas, ou l'eau se renouvelle naturellement, a mesure que les diverses particules se résolvent en vapeur ; la puissance d’évaporation de la chaudière se trouve ainsi considérablement diminuée. En second lieu, les plaques qui restent exposées a l'action du feu, sans pouvoir se décharger assez rapidement du calorique qu'elles absorbent, seront bientôt brûlées et mises hors d’usage. C’est, en effet, ce qni a Heu dans presque toutes les chaudières avec boite a feu, et, jusqu'à un certain point, dans toutes les chaudières qui unt des foyers intérieurs ou des rameaux A parois verticales.

Les raisons que nous venons de donner pour rviter autant que possible de placer dans une position verticale une grande partie de la surface de chauffe ou surface génératrice, s'appliquent, avec plus de force encore, a cette disposition si vicieuse et cependant si commune, qui consiste a incliner les parois de la chaudière au-dessus de l'eau plutôt qu 'au-dessus du foyer, à mesure qu'elles s'élèvent du fond. Or, c’est précisément ce qui a lieu pour la partie inférieure des carneaux tubulaires qui traversent horizontalement l'eau de la chaudière ; c’est donc avec la |)lus grande circonspection qu’on doit avoir recours à l’emploi de ces tubes. Apres que la flamme a agi contre le fond d'une chaudière d'une surface suffisante, et qu'elle a contourné une fois les cfltés de cette chaudière, c’est une question, pour bien des personnes, de savoir s’il n’est pas plus désavantageux qu’utile de faire repasser cette flamme dans an carneau intérieur à la chaudière. Quelques ingénieurs recommandent mémo de recouv rir la partie Inférieure de tous les carneaux tubulaires, soit avec des briques réfractaires, soit avec un revêtement de ciment ou de toute autre substance non conductrice ; et ils assurent que, dans la pratique, la puissance d’év aporation des chaudières n’en est pas diminuée d'une manière appréciable. Ce qu'il y a du moins do bien certain, c'est que dans le calcul de la surface de chauffe totale d'une chaudière, on ne doit point tenir compte de l'aire de la partie inférieure des carneaux tubulaires qui passent à travers l'eau.

Voici les conséquences principales que nous déduirons, quant a présent, des principes généraux qui précèdent et qui doivent présider à la disposition des surfaces de chauffe des chaudières à vapeur :

I* Il faut faire occuper A la plus grande partie possible de cette surface une position directement audessus du feu, afin que la flamme et les gaz qui se dégagent puissent naturellement agir avec la plus grande effleaeité sur la masse inférieure de l'eau que l'on veut vaporiser ;

s» On doit s’efforcer de donner A la surface verticale des parois aussi peu de développement que le permet la construction d'un vaisseau destine a contenir une quantité d'eau donnée ;

8° Il faut, enfin, sinon éviter totalement, du moins n'avoir que la plus petite proportion possible de surface de chauffe recouvrant Veau, dans une position plus ou moins Inclinée, comme le fait la surface inferieure des carneaux tubulaires.