o'-.as

ÉCOULEMENT DES FLUIDES

Comme le poids de 1""' d'air à 1*^ ,5 et a la température de 30* cent., est de

laira.^5 lkiLj477 rf^

273+30 OQ obtient : i? =^ 241 mètres.

Par l'ouvertiire de 0"*,0OOI, le volurae écoulé serait de 0"»S0001 . 241 = 0"",0241 , et le poids p d'air débité aurait pour valeur : 0™^ 0241

0*\5722 est le volume de 1 ""^^ d'air à I *'*^"»- ,50 et à 80*^ cent. Le poids pratique serait, approximativement, de 0î«»S0421 . 0,65 = 0^î''»0274 .

Nous avons trouvé^ par la nouvelle tliéorie» 0*^^'-,0334; de sorte qu'en modifiant Tancien coefficient d'expérience pour le rendre applicable au cas que nous avons examiné à Taide de ces considérations nouvelles, il deviendrait, en le représentant par m :

d'où m = 0,82 . au lieu de 0,65 .

I Lorsque Ton passe de Fécoulement sous les pressions relatî- I vement basses dont nous venons d^assigner, approximativement, la limite supérieure, aux cas d^écoulement sous des tensions très élevées, les résultats obtenus par la théorie nouvelle sont de plus en plus différents de ceux que fournit l'ancienne théorie, mais les coefficients d'expérience qui servaient de correctifs à celle-ci I n'ont point été déterminés sous ces tensions élevées, et il serait extrèment utile de faire de nouvelles expériences pour établir le rapport qui existe babituellement entre les quantités d'air écoulées efiectivement par des orifices donnés, sous des tensions élevées, et les quantités qui sont indiquées par les théories nouvelles, dans les mêmes conditions. Dans tous les cas, il est facile de reconnaître à l'aide d'applications des nouvelles

lois d*écoulement, à des fluides comprimés jusqu'à une tensioti éleTée, que les résultats que ron obtient, au point de vue de la masse de fluide qui s'écoule par un orifice déterminé et dans un temps donné, s'écartent tant de ceux que l'on obtiendrait par l'emploi de Tancienne théorie, qu'il serait impossible d'appliquer ces derniers à la détermination des quantités d'air qui s'écoulent par des orifices sous des tensions très élevées, même en modifiant les coefficients d*expérience. A ce point de vue^ tout est à refaire, au point de vue expérimental, pour les tensions élevées.

Écoulement de la vapeur sèche. — Lorsque de la vapeur sèche et saturée s'échappe d'un réservoir par un orifice en mince paroi, elle se comporte comme un gaz permanent, à une exception près ; cette exception consiste dans la condensation d'une certaine quantité de vapeur pendant sa détente dans cette espèce d'entonnoir qui précède roritice de sortie; do sorte qu'il . s'échappe par cet orifice, un mélange de liquide et de vapeur iH la température correspondante à sa tension qui est égale à celle* du milieu dans lequel le fluide se précipite.

Quelques vapeurs cependant, comme celle de Téther qui se surchauffe pendant sa détente adiabatique, écliappent à ce phénomène do condensation.

La formule (C) peut servir à déterminer la vitesse d'échappement du mélange de vapeur et de liquide qui se précipite par l'orifice, lorsque c'est de la vapeur saturée sèche qui se trouve dans le réservoir et nous allons montrer par une application numérique à la vape«ir d'eau qui se condense partiellement pendant sa détente, comment cette expression (C) peut être utilisée*

Nous supposerons que la vapeur saturée sèche à 5 atmosphères, s'échappe dans TatraosphiTe extérieure oii règne en ce moment une tension de 0"',7fi de mercure, ou de 10333 *'''• par mètre carré.

Le volume de 1*^**- de vapeur à 5»^"»- étant de O^^'jSGSB, le travail PV transmis au kil. de fluide qui s'échappe du réservoir, sera :

rV = 5^^^' . 1033-}i^i'- . 0'"\3G26 -= 18734»^"^* .

ÉCOULEMENT DES FLUIDES

Le travail Tm à détente adiabaticuie de 5**^"^* à Liitm-, transmis à la même masse, avant son passage par Torifice, sera déterminé par la formule ordinaire applicable à la vapeur d'eau , ^ PV (, /p^VU:r>-n ISlU^'^'i, iifiim,jxm\

Quant au travail résistant P'V qui neutralise une partie de !â force vive que les deux travaux moteurs que nous venons de déterminer, transmettent au kil. de mélan.î^e de vapeur et deau qui s'échappe, il ne peut être évalué sans que Ton ait préalablement calculé la fraction du poids de vapeur sèche qui se condense pendant la détente.

En appliquant la méthode que nous avons exposée précédem-

•ment, au cas particulier d'une détente de 5*^*"- à l^^^*^ on

rrouve :

p V'**^^ 5aim. y 1,135

on tire de là V = 1"»',4^7 ; c'est le volume qu'occupe encore la vapeur à î^^^*"- après la détente.

IJbrame 1""- de vapeur à l^^"»- occupe un volume de l'"'%G494, il est clair qu'il s'en est condensé, pendant la détente, un volume de lj6494 — 1,497 = 0""*,1524, ou un poids de

24^ = o,10G2 kilogramme.

Le travail résistant P'V aura donc pour valeur

L'expression (C) donne dans ce cas :

« . 1/19,62 (18734 + 24284 — 15408) ^ 735 mètres. Ainsi lorsque de la vapeur saturée et sèche, contenue dans no réservoir, k une tension de 5^'™, s'écoule sous tension constante, dans l'atmosphère extérieure, par un orifice percé dans la paroi de ce réservoir, la veine fluide qui traverse IV rificc, se compose de

0,1062 d'eau liquide à 100^ centigrade,

de

1 — 0,1062 --0,8938 de

vapeur à latm.^ et ce mélange possède une vitesse de 735"^' par seconde, au

moins théoriquement et dans l'hypothèse d'une absence complète de résistances passives.

O0 calculerait de la même manière, la composition du mé> lange et la vitesse d^échappement pour toute autre tension initiale et pour toute autre tension du milieu dans lequel la vapeur se précipite.

La même méthode s'appliquerait également à la détermination de la vitesse d'échappement de tout fluide élastique, plus ou moins condensable, plus ou moins mélangé de liquide dans le réservoir, pourvu que Ton connût bien exactement les lois de la détente adiabatique dans chaque cas particulier et la densité de la vapeur aux diverses températures et tensions.

Nous ne connaissons point d'expériences bien précises sur le rapport qui existe habituellement entre la quantité théorique de vapeur qui s'échappe d'un réservoir sous une pression et par un orifice déterminés, et la quantité pratique ; de sorte qu'à ce point de vue tout est à faire; mais une observation attentive des jets de vapeur à leur sortie des chaudières, est venue confirmer en très grande partie les conséquences qui résultent des théories qui précèdent.

Le jet de vapeur qui s'échappe par un orifice, s'élargit en forme de cane, mais, très près de l'orifice, on distingue dans l'intérieur du jet, un petit coue de couleur grise dont la base est Toritice lui-même et dont le sommet est tourné vers l'extérieur. Autour de ce cône, le jet est diaphane, de couleur bleue, et il conserve cet aspect depuis le sommet du petit cône intérieur jusqu'à une certaine distance au-delà ; puis il devient trouble et commence à moutonner. Le cône intérieur de couleur grise est, très probablement, formé par le mélange d^eau et de vapeur qui traverse roriiice, tandis que la partie bleuâtre est composée de vapeur surchauffée. Cette surchauffe rapide de la vapeur en passant d'un point du jet à un autre point très rapproché du premier, est due à la résistance atmosphérique contre laquelle vient s'éteindre une partie de la force vive que possède ce jet, et qui transforme eu chaleur la fraction

ECOULEMENT DES FLUIDES.

[lisee du travail emmagasiné par rinertic du fluide. Cette transonnation très rapide d'une certaine quantité de travail eu chaleur, vaporise l'eau qui s'était formée pendant la période de détente intérieure et surclmuffc la totalité du iluide qui compose le jet. Quant à la partie moutonnée et conique du jet, qui ne ^trouTe au delà de la région surchauffée, elle est due au refroiissement extérieur qui produit une nouvelle condeoeation d'ane partie de la vapeur, et au mélauge de la vapeur avec Tair atmosphérique.

C'est à ce phénomène de surchauffe spontanée de la vapeur

qu^est due la possibilité de mettre iuipunément la main dans un

jet de vapeur, même quand elle sY-cliappe sous une haute près*

&ioii. Dans ce cas, le fluide surchauffé est sec, semblable à un

gaz permanent, et comme il ne possède qu'une faible densité et

une chaleur spécifique assez reatreinte, il ne cède pas à la

main, malgré sa haute température, assez de chaleur pour la

»iiiler. Mais il ne faudrait pas approcher la main jusqu^au

ptit cône de teinte grise, attendu qu'en ce point, la vapeur

déjà chargée d'eau et saturée, ne condense sous le moindre

refroidissement causé par le contact d'un corps relativement

froid, en abandonnant sa chaleur iuterne ; tout se passe alors

comme si la main était ploogée dans de Feau à très haute

température et chacun sait avec quelle rapidité les brûlures se

produisent en pareil cas. On sait également par expérience que

la main peut rester, sans inconvénient, dans un gaz très chaud

pourvu qu'il soit sec; il se produit alors à la surface de la

peau, une transpiration qui en fait baisser la température.

Écoulement de l'eau a haute température. — Lorsqu'une chaudière se vide par un orifice placé plus bas que la sw face du liquide qu'elle contient, et que ce liquide est à une températui'e supérieure à celle qui correspond, dans la vapeur saturée, à la tension du miUeu dans lequel s'effectue Téchappemeat, les conditions ordinaires d'écoulement de Feau en sont profondément modifiées.

Une petite partie du liquide, placée devant Porifice de sortie, «e trouve en communication directe avec ratmosphère extérieure et peut se vaporiser spontanément en partie avant de

traverser cet orifice qui ne débite plus, dans ce cas, qu'un m^ lange de vapeur et d'eau ramené à la température qui correspond à la tension atmosphérique, dans la vapeur saturée.

Dans le chapitre qui concerne la détente de Teau à haute température, nous avons vu comment on peut déterminer la quantité de vapeur qui se forme spontanément lorsqu'une masse d'eau déterminée, à une certaine température et à la tension correspondante à cette température, se trouve soumise à une tension décroissante par agrandissement de la capacité libre aa- dessus de sa surface ; il se produit alors une détente adiabatique du liquide qui se transforme partiellement eo vapeur.

Ainsi, par exemple, lorsqu'un Idl. d'eao à la température de 152^,20 qui correspond à 5^'"^-, est enfermé dans une capacité qui le contient exactement, et que cette capacité s'agrandit, il fournit, eu baissant de température, de la vapeur qui remplit tout l'espace supplémentaire qu'on lui offre et qui est, à chaque instant à la tension correspondante à la température que le liquide possède encore. Si l'agrandissement de la capacité est continué jusqu'à ce que la tension de la vapeur soit de 1»'^-, la température du liquide restant sera de 100"* cent*, comme celle de la vapeur, et la fraction de son poids qui se sera vaporisée, sera, comme nous l'avons vu (page 1S6) de 0'''^-,0927.

Lorsque de Teau, à cette température de 152^20, s'échappe d'une chaudière, par un orifice percé dans la paroi de celle-ci, cette vaporisation spontanée se produit dans la région voisine de l'orifice, avant de traverser celui-ci, à cause de la communication directe avec l'atmosphère, et il s'échappe un jet d'eau mélangée de vapeur, à la tension de l^*"^' et à la température de 100'' cent. Les proportions relatives des deux fluides qui constituent la veine dans le plan de Torifice, ou tout au moins dans son voisinage immédiat, sont de 0,0927 de vapeur et de 0,0073 d'eau liquide, en poids.

On peut donc, par la méthode que nous avons exposée précédemment, dans le chapitre qui concerne la détente de l'eau à haute température, déterminer, dans chaque cas particulier d'écoulement de l'eau chaude, les proportions relatives du

ÉCOULEMENT DES FLUIDES

BéJange d'eau liquide et de vapeur à 1®^™- et à 100**, consti- '^tttant le jet qui s^échappe d'un réservoir, lorsque récoulement se fait dans Tatmosphère.

S'il se faisait dans un milieu à une autre ten&ioo que la tenttOD atmosphérique ordinaire, la méthode à suivre serait la méme^ sauf que la température de sortie, 100% et la tension de 1»*^ , seraient remplacées par la tension du nouveau milieu et par la température qui correspond à cette tension, dans la Tapeur d'eau saturée.

En appliquant à la recherche de la vitesse d'écoulement de Teau à 152^20 et à la tension correspondante de 5*'**"^-, la formule générale (C), on trouve Buccessivement :

PV « fiMm. . lOSâS''^^- . 0*\001 = ôl'^'^-jeGÔ, en négligeant raocroissement de volume du kiL de liquide, de 0** à 152%20. Le travail résistant P' V sera le prodoit de la tension atmosphérique par le vulume du kil. de mélange de vapeur et d'eau à 100^, qui s*échappe par l'orifice, La vçipeur entrant dans le mélange, dans la proportion de ^ 0,0927 pour 0,9073 d'eaU liquide, Je volume de vapeur sera de

■ Oî«"',0027 . 1"",6494 = 0"'%1529,

celui de reau de O»'%0009073,

ùâm du kil de mélange, de O^^.ISSSOTS ;

k Soit, en nombre rond, 0^%153S.

■ U Tient alors ; P'V = m^S^'- . 0-% 153S - 1589^^^-,

W Quant au travail de détente adiabatique, qui s'est produit devant Torifice de sortie, il faut employer, pour le déterminer, tes expressions auxquelles nous sommes arrivés dans l'examen des lois de la détente adiabatique de l'eau à haute température, page (186).

Nous avons alors obtenu Texpression générale

dans laquelle :

y, représente la chaleur du kil. de liquide à la tension et à la température iuitiales ;

iT. j& émtjffsr » ISpd'St i Iâ Iirl^tcl «: i Lk température X. jft tââZair Î3S£rzi» dï I^^ S» tu^ot i 1& laision finale ;

Em iffiiyÊakmt as tajcsis &3Kff>|ïs i Tcxpression cî*

L'é^IttliMi gé&ôiale 'C fonrah alors :

t « I l^,fô ol,C«5 -ir 3f>71,4cc> — 15^:\0W; = l 30158; ^Tod t = 173 mètres.

Aiftsi le sélan^ de Tapeur et d*eaa qui s^échappe d^ive duiiiiere ok tifut nae teasion aksolce de 5^^=°^, lorsque VùA- 6» est percé en contre-bas da nÎTean dn liquide et que TécoKlaneot a liea dans Fatoiusphère exténeore. possède une TiteaM tliéoriqae de 173* par seconde, on To!sme de Qf' ,1538 par Idl. et %e eompose de 0,9073 d'ean liquide à ICO* et de 0,0927 de ▼ap<iir iatorée i une atmosphère, en poids.

fii Forifce de sortie ayait une section de 0"*.0004, le Tolume

d^r mJAwn^fi qui s^écbapperait par seconde* serait de

et k poids du fluide écoulé dans le même temps, serait de

^ /|y.jT = 0.45 kilogramme.

On peut d^rminer par la même méthode, la vitesse de sortie. U cxrmposition du roéiange d^eau et de vapeur, le volume et le ]^nA.% A'tsia écoulée par un oriôce donné, quelle que soit la tension dans le réservoir, et quelle que soit celle du milieu extérieur dans lequel s'échappe la veine fluide.

Aucune expérience bien sérieuse n'a été faite jusqu'à présent, pour déterminer le rapport moyen qui existe entre ces résultats purement théoriques et ceux que Ton obtient effectivement dans Tapplication.

Ét^OirtEMENT DES FLUIDES.

Si l'eau qui s*écoule sous unepressîûtt absolue de 5»^^-, était

^ Plie tXîmpérature inférieure à lOCT^ c'est-à-dire ai elle était

iittentie toute entière à Tetat liquide lorsqu'elle ue se trouve

loumise qu'à la pression atmosphérique extérieure, devant

îce de sortie, sa vitesse d'écoultment serait

l{/2^ = 1/19,62. lO-^^asa (5*^*'"' — 1^^™*) = 28'",47. Par rorifico de 0"",0004 de section, il s'en écoulerait par DDde, un volume de

0-^,0004 . 28"',47 = 0,011388 mètre cube, un poids de 0"'*»011388 , lOOO''"^ ^ 11,388 kilogrammes, ati aoins théoriquement, ou dans l'hypothèse d'absence complète Me résistances passives.

On T<»it, d'après cela, que Técoulement de Teau à très haute npérature, s'effectue avec une vitesse beaucoup plus grande celle de Teau à basse température, dans les mêmes conditions de pression, mais que le poids rie liquide qui s'écoule dans on temps donné, est bien plus grand dans le second cas que Jans le premier. Cela tient à ce que la veine fluide, dans l'écouhmcnt de Teau à haute température, contient de la vapeur d'une densité très faible relativement à celle de l'eau, et que cette vapeur forme la partie la plus considérable du jet qui ''tatcrse roritîce de sortie.

Il e«t évident à priori, et ou peut 8*en assurer par quelques applications à des cas d'écoulement de l'eau chaude, que plus la température de cette eau s'abaisse vers la limite à laquelle il ûc se forme plus de vaporisation spontanée, plus le volume et le poids de liquide qui s'échappe dans un temps donné, se rapprochent du volume et du poids qui correspondent à l'expression

p = l pî «joe Ton appliquait à tous les cas dans Tancienne théorie.

Du choix d'un corps travailleur.

La nature du corps sur lequel la clialeur exerce directement Bon actiûD, pour produire du travail, n'ayant, en principe, aucune influence sur le rendemeot maximum, le choix de celui qu'il faut employer dans cliaque cas particulier, doit être dicté par des considérations de l^ordre purement pratique ; comme la facilité de se le procurer, d'obtenir son échauffement ou son refroidissement, le degré de rapidité avec lequel ces deux effets contraires peuvent être réalisés, les conditions économiques de leur réalisation, la possibilité de faire fonctionner la chaleur suivant un cycio qui s'écarte le moins possible du cycle de Carnot. Le corps travailleur doit être choisi de façon à obtenir au plus bas prix possible et dans de bonnes conditions de fonctionnement industriel, le meilleur résultat possible de la chaleur dépensée.

A priori, on peut écarter à peu près tous les corps solides ou liquides, à cause du peu dVimplitude de leur dilatation sous Faction de la chaleur. Une machine mise en mouvement par de tels corps successivement chauffés et refroidis, ne pourrait prendre qu'une faible vitesse incompatible avec les exigences des opérations industrielles, et ragrandissement de cette vitesse par des combinaisons d'organes mécaniques, entraînerait une extrême complication des appareils et des résistances passives considérables qui no laisseraient que peu ou point de tt vail applicable aux résistances utiles.

Un corps travailleur doit donc être choisi parmi les ghz ou les vapeurs, et cVst tantôt fun tantôt Fautre qui doit obtenir la préférence, suivant les circonstances dans lesquelles on 5>e trouve.

Ainsi, dans les lieux où Ton manque absolument d'eau, la machine à air chaud peut être préférable à toute autre. Dans les villes, la petite industrie en chambre, qui n'exige qu'un faible travail mécanique, peut préférer la machine à gaz qui se place partout, qui est toujours prête à fonctionner et qui

CHOIX DUN CORPS TRAVAILLEUR

sse de consommer de la chaleur aussitôt que Ton ferme le robinet de gaz alimentaire.

Un bon corps travailleur doit pouvoir satisfaire à uu certain aoœbre de conditions dont nous allons énumérer les prin* cîpales.

^1* II doit pouvoir être élevé jusqu'à une température de 250* 300**, sans atteindre une tension assez forte pour produire des aques d'accidents trop considérables, pour rendre les joints uifficiles à maintenir étanches, et pour obliger à d«mner une trop grande épaisseur aux parois des capacités qui le con* tiennent. Il doit aussi pouvoir être refroidi lapidement jusqu'à la température la plus voisine possible de celle du fluide réfri- ^ gérant dont on dispose.

B 2* 11 doit jouir d'une certaine innocuité pour la santé des

' hommes, ne pas exposer à des chances d'incendie et d'explosion

inhérentes à sa nature même, comme ferait Télber et quelques

autres liquides^ et il doit être d'un maniement facile et d'un

prix peu élevé ou nul.

^ 3* Il ne doit pas briller ni décomposer, à la température

Bixï^ima, les matières employées au graissage des parties

^ frottantes intérieures, et même il doit contribuer dans une

certaine mesure à la lubrification de ces parties frottantes.

4* Il ne doit pas exiger un appareil mécanique trop encom-

Ibrant pour fonctionner suivant un cycle sutîisamment rapproché de celui de Caruot, et nous entendons par appareil mécanique, non seulement les cylindres, bielles, manivelles, bâtis, constituant la machine motrice proprement dite, mais Fensembl6 de ces parties et des condenseurs, pompes, chaudières et de tous les accessoires indispensables au fonctionnement de M appareil.

Tous ces éléments varient avec la nature de la substance motrice et avec la masse qu'il en faut employer pour fonctionner entre deux limites de température.

La diminution de rencombremcnt est très importante au [• point de vue du prix et de la facilité de placement des appareils ; de plus, elle améliore le reodement, car, toutes choses Légales d'ailleurs, le travail consommé par les résistauces pas-

sives est d'autant plus faible que les machines sont plus simpli et présentent moins de masse.

5*" Il ne doit donner lieu qu'aux moindres fuîtes possible, par tous les joints et par les appareils de distribution du fluide, quand c'est un fluide que Ton emploie. Ces fuites sont dépendantes de la subtilité du fluide, de la diS"érence des tensions dans les capacités et de la précision des ajustements.

6"* Il doit restreindre à leur minimum, les diverses nature» de refroidissement dans Tintérieur des cylindres moteurs, qui sont dus en grande partie à la propriété de leurs parois de laisser passer la chaleur.

Il doit aussi se prêter, dans la mesure du possible, à un fonctionnement le plus voisin que possible de la loi de Carnot, sans que le bénéfice inhérent à ce cycle, soit annulé bien avant que Ton ait atteint la limite de détente correspondante.

7* Il doit permettre la réduction au minimum, de toutes les causes de déperditions secondaires de la chaleur, provenant du mode de retour du corps travailleur au générateur, des^ chutes de pression du générateur au cylindre, du cylindre au réfrigérant, des espaces nuisibles et de ragencement des orga* nés de distribution,

8** Il doit offrir la possibilité de maintenir, sans une attention trop soutenue, une pression régulière dans le générateur, aussi bien pendant la marche que pendant les manœuvres et les arrêts de la machine.

Il n'existe pas, ou plutôt on ne connaît pas de corps qui satisfasse à la fois à toutes ces conditions, et sa découverte serait un des plus grands progrès que Ton puisse apporter aux machines mises en mouvement par la chaleur.

Nous avons, dès le commencement de cet article, rejeté 1 corps solides et liquides, de la catégorie de ceux qui pouvaient être employés dans l'industrie, comme corps travailleurs.

Les gaz commencent à être employés depuis quelques années, et offrent, dans certains cas spéciaux, des avantagea importants sur lesquels nous avons appelé Tattention dans les chapitres deuxième et troisième de cet ouvrage* Il nous reste^ pour compléter cette étude, à examiner, au même point de vue^

nfe~

CHOIX DUN CORPS TRAVAILLET R

Tapeurs de différents liquides qui ont été appliquées ou proposées.

Db i-a VAPErE B^EAU. — La vapeur saturée de Teau satisfait à tmc très grande partie des conditions qui constituent un bon corps travailleur ; mais il y en a cependant quelques-unes aiiiqtielles elle ne satisfait qu'incomplètement * Ainsi, par exemple, dès la température de 195"* centigrades, elle développe une tension qui s'élève h 14 atmosphères et il serait dan^^ereux, dans la plupart des applications, de dépasser une semblable tension. On ne peut donc atteindre avec la vapeur d'eau saturêo, une température supérieure qui permettrait une chute de température suffisante pour obtenir un rendement élevé de la dtaleor dépensée, en fonctionnant suivant le cycle le plus favo- *rable à Teffet utile.

D^autre part, lorsqu'elle est sèche ou surchauffée et que sa température s'élève à 165° ou ITC, ce qui correspond, dans la Tapeur saturée, à une tension de 6 ou 7"'"^- absolues, les graisses cessent d'être bien efficaces, elles se vaporisent et n^empêchent que fort incomplètement les fuites. On n'a pu fonctionner à 9

Icm 10 atmosphères absolues dans les locomotives, que parce que la Tapeur employée y est extrêmement chargée d'eau qui contrit^ue avec les graisses à lubrifier les parties frottantes internes, aux dépens du combustible.

Elle ne satisfait, non plus» qu^assez incomplètement à la condition d'éviter VexcesBif encombrement des appareils; les conJenseurs, les pompes, les chaudières etc, qui forment Paccompagnement obligé de toute machine à vapeur organisée pour k fonctionner avec économie de combustible, occupent beaucoup H déplace, occasionnent des pertes nombreuses de chaleur, et portent à un chiffre assez élevé les frais de premier ctablissement. Les cylindres eux-mêmes devraient y avoir des dimen-

riions considérables, si la détente y était poussée jusqu'à la limite correspondante au cycle de Carnot, mais elle est génémlement suspendue bien avant d'arriver à cette limite, à cause de la contrepression du piston qui, à partir d'un certain point de la course, consommerait plus de travail que la détente n'en produirait du côté opposé de ce piston. Cette obligation de-

limiter la détente, nuisible à certain point de vue, présente cependant des avantages pratiques ; elle diminue les écarts dlûtensité de la force motrice, facilite la régularisation de la vitesse et diminue les dimensions des organes de transmission de mouvemaot.

L'expérience et la théorie démontrent que pour chaque limite supérieure de température ou de tension, il existe un degré de détente qui est le plus favorable, que ce degré augmente avec la température, mais qu'il reste toujours fort éloigné de celui qui correspond au cycle de Carnot qui ne pourrait être atteint sans diminuer considérablement Teffet utile pratique des machines, La vapeur d'eau saturée ne satisfait pas non plus complètement à la condition d'éviter les fuites et les pertes de chaleur. Qnoiquellene soit pas très Bubtile, au moins quand elle n'est pas surchauffée, il se produit toujours des fuitcj d'une capacité dans la suivante, depuis la chaudière jusqu'à Tatniosphère extérieure ; puis il y a une déperdition de chaleur plus ou moins considérable à travers les parois de toutes les capacités qu'elle traverse avant d'avoir accompli son cycle entier ; c^est pour éviter ces pertes, dans le cylindre où elles ont les conséquences les plus fâcheuses, que la chemise de vapeur a été imaginée, mais celle-ci accomplit encore une autre^ fonction utile sur laquelle nous reviendrons plus tard. ■!

Dans les machines à vapeur actuelles les plus perfectionnées ^ la tension initiale de la vapeur ne dépasse guère 6 atmosphères absolues, ce qui correspond à une température de 159'*centi- Rrades, et la déteute n'est pas poussée au delà de 10 à 15 fois le volume initial.

La condensation s'y opère gfénéralement h une température de 35** à 40*', qui représentent la limite inférieure de la chute de température. On est arrivé, dans ces conditions, à ne consommer que O^^'ï-JÔ de houille environ par heure et par cheval mesuré d après le diagramme des tensions sur le piston et environ 1 kil. par heure et par cheval de travail extérieur utilisé, mais on n'obtient ce résultat qu avec de bonnes chaudières et de bonues houilles.

Le rendement théorique suivant le cycle de Carnot serait entre les mêmes limites de température,

CHOIX B UN CORPS TRAVAILLEUR

n y a donc, dans les machines à vapeur fonctionnant suivant te cycle, une perte de 1 — 0,275 = 0,725 de la chaleur dépensée, dans un cas, et tiDe perte de L 1 — 0,287 = 0,713 de cette chaleur, dans Fautre.

H Ce® pertes sont inévitables et seraient subies, entre les mêmes limites de température, dans tonte machine réalisant la perfection théorique absolue.

Revenons maintenant à la macliioe réelle coosommant 1"^"' de bouille par cheval et par heure, le trayail étant mesuré sur ^ IVbre moteur.

H Le Icil. de houille peut développer par sa combustion, envi- ~ roû 7500 calories.

Les meilleures chaudières n'utilisant guère que les 5 de 'la

V chaleur produite par la combustion , no reçoivent qu'environ

^^K ^ 7500 = 5000 calories par kil. de bouille,

^eTla machine reçoit, par l'arbre moteur, un travail de 75^f™^ . GO' . GO" = 270000^»"', qui correspondent à une quantité de chaleur utilisée, égale à 270000»''"-

= 635 calories.

U ©n résulte que le travail sur Tarbre moteur, ne correspond 'qti*à ^--rj7 -= 0,127 de la chaleur transmise à la chaudière ; de sorte que le rendement effectif de la machine réelle, s'élève à

0,452, ou

la maximum théorique qui correspond à la chute de tempéra- I que subit la vapeur eu accomplissant son cycle.

Si Ton compare la consommation réelle de chaleur, à l'effet utile obtenu sur le piston on cette consommation ne s'élète plus qu*à0^**',75parcheval et par hcure.le rendement sVccroîiencore.

Les 0^"-,75 de houille fournissent 0,75 . 7500 = 5625 calories, dont les | seulement, soit 3750^*^^-» sont utilisées dans la chauditre.

Le travail transmis au piston correspond donc à

0,169 de la chaleur transmise à la chaudière,