EAU EMPORTKE PAR LA VAPEUR

dernière, qui n'étaient pi os baignées intérieurement par le liquide, il ne restait qu'à éteindre rapidement îe feu en faisant tomber les barreaux de la grille, ce qui fut fait.

Cet exemple montre combien il faut être prudent dans la conduite de lalimentation des cliaudières qui fournissent simultanément la vapeur à de puissantes machines et qui sont mises en communication par un même tuyau collecteur.

Ce fâcheux effet ne se produit pas dans les chaudières qui fonctionnent régulièrement et d'une manière continue, mais, même dans ce cas, il y a toujours de l'eau entraînée en quantité dVtutant plus considérable que la chaudière est plus près d'être pleine, que le tuyau de prise de vapeur est plus rapproché du point de la surface liquide par lequel il se dégaî^e le plus de vapeur et que le passage de la vapeur de la chaudière au cylindre, est plus intermittent ; ainsi» il y a plus d'eau liquide entraînée dans le cylindre des machines quand olle^ fonctionnent à détente que lors<ju' elles fonctionnent sans détente, parce que, dans le l^cas, la chaudière débite au moment de Tadmission dans le cylindre, toute la vapeur qui peut se former pendant cette admission et pendant la suspension de \ dépense qui la suit, ce qui entraîne une diminution momentanée dans la tension de la vapeur pendant la période d'admission et les inconvénients que nous venons de signaler. I D'après des expériences i'aites sur des machines locomotives, la quantité d'eau qu'elles consomment^ peut s'élever jusqu'à 1,50, 1,75 et parfois même pins do 2 fois le poids de îa vapeur, ► calculé d'après les tables de densité et d'après les volumes engendrés par les pistons ; mais ces expériences fort utiles I pour déterminer les quantités d'eau nécessaires à l'alimenta- [ tien des locomotives, n'apprennent rien sur la quantité d'eau que la vapeur emporte avec elle, parce que ces chiffres comprenlient en même temps l'eau provenant de la vapeur condensée dans les tuyaux de conduite et les cylindres, et celle qui corresr pond au pouls de vapeur qui se perd par les soupapes, autour (•des pistous et par les glissières de distribution.

Pour les machines fixes en bon état, ces nombres doivent être réduits, même au point de vue de la quantité d'eau nécessaire à l'alimentation des chaudières.

Quelques expériences, qui auraient du reste besoin d'être répétées, semblent indiquer que dans les machines où la dépense de vapeur s'effectue régulièrement, où la détente n'est pas trop prolongée, et où les chaudières sont disposées de façon à ne pas favoriser ce transport, la quantité d'eau liquide emportée par la vapeur, indépendamment de celle qui peut résulter des fuites et de la condensation au-delà du point de prise de vapeur, varie généralement de 4 à 6 p. 7o du poids de vapeur dépensée ; mais pour tenir compte de la perte de vapeur par les fuites et par la condensation dans les cylindres et les tuyaux de conduite, il faut disposer l'appareil alimentaire pour subvenir à une consommation plus considérable. La pompe alimentaire doit généralement pouvoir fournir au moins le double de la quantité d'eau calculée d'après la dépense présumée de vapeur, mais il est rare qu'elle fournisse à la chaudière toute cette quantité ; on règle l'injection par un robinet placé sur le tuyau d'aspiration, de façon à maintenir le niveau constant dans cette chaudière pendant la marche normale de la machine et la quantité injectée est, moyennement, de 25 à 35 p. % supérieure à la dépense de vapeur correspondante au volume engendré par les pistons. Dans quelques circonstances assez rares, cette quantité s'abaisse encore au-dessous de cette limite.

Pour diminuer, clans la mesure du possible, la quantité d'eau emportée directement de la chaudière par la vapeur, il convient d'avoir dans les chaudières une ébullition tranquille, c'est-à-dire une grande surface libre du liquide relativement à la quantité de vapeur produite, puis un grand réservoir de vapeur relativement au volume débité à chaque coup de piston ; on place même quelquefois sur le trajet de la chaudière au cylindre, un réchauffeur de vapeur destiné à dessécher cette vapeur ou à vaporiser le peu d'eau liquide qu'elle peut contenir.

TiES ENVELOPPES DR VAPEUR, 295

Des enveloppes ou chemises de vapeur.

Parmi les perfectionnemeîits si nombreux que Watt a introduits dîïu^ les machines à vapeur, il y en a un dont Temploi a été socce^sivement repris et abandonné plusieurs fois et dont Tutilité a été soutenue, contestée et niée jusqu'à Tépoque où àes expériences judicieuses en ont dénioritré la très réelle eflicacité. Nous voulons parler de cette enveloppe appelée chemise

tapêur dans laquelle Filhistre ingénieur plaçait le cyliadre ur de ses machines et qui est formée par un deuxième cylindre concentrique qui n'est en contact avec le premier qu'aux deux extrémités et sur tout le périmètre, de façon qu'il reste entre les deux un espace ammlaire de quelques centimètres de largeur sans autre issue que les tuyaux qui y aboutissent pour y amener ou en faire sortir la vapeur et IVau que cette vapeur i^ntniîne ou y iornie par condensation.

Dans cette disposition, la vapeur venant de la cbaudière, au lieu d'arriver directement dans !a boîte de distribution ^ commence par traverser Fespnce annulaire ménaLfé entre les deux cylindres* en léchant les parois (xtornes du cylindre moteur; puis passe de là dans la boîte de distrilnition d'où les tiroirs renvoient tcintôt d'un côté du piston, tantôt de l'autre. L'eau qui se dépose dans Tenveloppe retowrne à la chaudière par un tuyau en pente continue vers cette chautlit»re.

On fait aussi, parfois, arriver directement la vapeur de la chaudière dans la boîte de distribution, alors l'enveloppe n'a plus d'autre issue que le tuyau qui lui amène la vapeur et le tuyau qui ramène à la chautlière la vapeur condensée.

Un seul tuyau, pourvu qu'il soit assez large, suffit souvent dans ce dernier cas, pour amener la vapeur dans l'enveloppe et pour effectuer le retour à la chaudière de l'eau provenant de la condensation dans cette enveloppe.

Jamais l'enveloppe n'est traversée par la vapeur qui sort du cylindre motfMir après y avoir produit son travail; nous dirons plus loin pourquoi.

11 y a déjà longtemj>s que M. Combes, en étudiant avec soin

une machine à vapeur dont le cylindre était muni d'une chemis de vapeur, avait recoriiiu qu'avec la même chaudière chauffa de la même manière, la machine fournissait environ 20 p- °io d travail de plus lorsque la chemise de vapeur fonctionnait qu lorsqu*elle ne recevait point de vapeur et que celle-ci se rendait directement dans la boîte de distribution. Les connaissances que l'on possédait en physique, à cette époque, ne pouvaient fournir une explication rationnelle de ce fait que les uns se sont bornés à nier et que les autres ont admis sans explication, M

Vers 1854, des expériences très précises faites par M. Hirn ™ sur une puissante machine de ^Yoolf, constatèrent, sans que le moindre dunte pût subsister, Taction favorable de cette enve--^ loppe de vapeur, qui s'affirmait par un bénéfice net de 25 p. **;« ^ sur la quantité de travail obtenue avec la même quantité de vapeur; mais il restait à trouver une explication satisfaisante de ce phénomène et M. Hirn se trouva en mesure de la donner parce que hi théorie mécanique de la chaleur avait, dès cette époque, fait un pas assez considérable.

D'abord il était évident que le rôle de la chemise de vapeur ne consistait pas à empêcher le refroidissement extérieur du cylindre moteur et la condensation intérieure qui pouvait e: résulter, parce que ces perles externes de chaleur devaieul être bien plus grandes quand l'enveloppe dont la sorface étai plus considérable que celle du cylindre moteur, était rempli de vapeur et portée partout à 150'^ environ, que quand elle était' vide et demeurait à peine tiède sur tout son pourtour. C'est en faisant ce raisonnement qui paraît assez correct que les adversaires de cette enveloppe étaient arrivés à nier complètement^ son efficacité. ■

Ce sont les diagrammes relevés sur les cylindres à Taide de Findicateur de Watt qui démontrêrHnt à M. Hirn que tout le surcroît de travail du à l'action de Tenveloppe dérivait d'une modification profonde dans la loi de détente de la vapeur. La tension, pendant la détente de celle-ci, baissait beaucoup moins rapidement quand Tenveloppe fonctionnait que lorsqu'elle restait pleine d'air sta^»nant et que la vapeur de la chaudière se rendait directement à la boîte de distribution.

DES ENVELOPPES DE VAPEUR

C*est en cherchant la raison de ce phénomone que M. Hirn constata^ par une expérience directe faite avec un appareil bien approprié à cet usage, que la vapeur qui se détend sans recevoir de chaleur de rextérieur, se condense en quantité plus ou moins considérable suivant le degré de détente. A cette époque, M. Ctausius l'avait déjà démontré analytiquement cl nous avons précédemment reproduit cette démonstration à Taide de raisonnements un peu plus élémentaires.

C'était donc en empêchant la condensation et aussi en lavorisant la vaporisation de Teau liquide que contient la vapeur, pendant toute la course du piston, et surtout pendiuit la période de détente, que Je bon effet de l'enveloppe se produisait; la vapeur qu'elle contenait cédait de la chaleur aux parois du cylindre moteur, les maintenait à haute température et ces parois réchauffées empêchaient le refroidissement de la vapeur pendant les deux périodes de travail, mais surtout très utiletuent pendant la période de détente. De plus, elle diminuait dans une assez forte proportion la condensation de la vapeur, pendant la période d'admission.

Dans un phénomène semblable, la masse métallique du cylindre joue un grand rôle par la quantité plus ou moins grande de chaleor qu'elle peut emmagasiner et transmettre, et toici les considérations très rationnelles que M* liirn apporte à l'fippui de ses conclusions favorables à renveloppe de vapeur:

Dans une machine sans enveloppe et pendant la première période d'une course du piston, la partie du cylindre qui est en communication avec la chaudière, reçoit de la vapeur à une tension d'autant plus rapprochée de celle qui existe dans cette chaudière, que le tuyau de eonimunication est plus court, plus large, qu'il offre moins d'étranglement et que la soupape d'admission est plus ouverte. Pendant cette période de la course, la surface interne du couvercle, celle d'un côté du piston et celle de la partie de la paroi interne du cylindre qui se trouve en contact avec la vapeur, prennent nécessairement la température de cette vapeur et ceîle-ci se condense jusqu\à ce que cette condition soit remplie. Lorsque la communication

BC la chaudière est interrompue» la détente commence, la

vapeur augmente de volume et diminue à la fois de tension de température; dès ce moment» elle enlève de la chaleur ai parois métalliques qui viennent d*ètre échauffées peu dant période d'admission. Lorsque le piston est arrivé à Textrémi de sa course, la vapeur qui le poussait passe au condenseur subissant une détente et un refroidissement considérables enl^'ve, par conséquent, pendant la période d*évacuatioa beaucoup de chaleur à la totalité des parois avec lesquelles elle se trouve en contact.

Il est clair, d'après cela, qu'à chaque coup de piston, et peo^ dant la période d'amission» c'est une partie de la vapeur venant de la chaufîière qui est employée à réparer les pertes continues de chaleur que subissent les parois pendant les périodes de détente et de condensation, ainsi que celles que subit le cylindre par sa surface externe quanrl elle n'est pas recouverte d'une chemise de vapeur. Ce principe est évident et la discussion peut porter que sur la quantité de vapeur qui se condense pe: dant la période d'admission pour réparer les pertes des parois métalliques.

Des observations directes faîtes par M. Hirn ont permis de constater que cette condensation s^élevait généralement à 20 ou 30 p. **/„ environ de la vapeur que recevait le cylindre quan ce cyliudre n^avait pas d'enveloppe, et quelquefois jusqu'à 6» p. %. C'est là la cause principale de Texcédant d'eau qu'il fa' injecter dans les chaudières, sur la quantité correspond au poids de vapeur réellement utilisé.

La possibilité de cet échange rapide de chaleur entrê'~lë8 parois des cylindres et la vapeur qui se trouve en contact ave elles, a été fréquemment niée; on ne pouvait concevoir que ci cchaui^e de quantités relativemeot assez considérables do cal rique, pût s'effectuer dans une période dont la durée ne dépassait pas ~j de seconde dans certains cas» Le fait est cependant réel et il a été démontré par des expériences directes de M . Hirn, dont fe compte rendu se trouve dans le deruier traité de ther modynaraique de ce savant.

Il faut observer que la vapeur est un gaz à l'état de satur. tion ; le liquide qui la produit et qui peut s'y trouver mêlé e

ne .1

DES ENVELOPPES DE VAPEUR

lui-même à rétat de saturation , En d'autres termes, les deux corps Biélan[rés sont dans mu état d'équilibre moléculaire tel, qu'on ne peut enlever de chaleur à Tun sans qu'il se condense partiellement, et que Ton ne peut en communiquer à Fautre sans qail se vaporise en partie* Lq changement partiel d*état qai s'opère ainsi dans Teaserable de la masse du mélange, n'a pas lieu parce que toute ta masse participe presque instantanément aux effets du réchauffe ment ou du refroidissement, mais parceque les parties de ce méhiuî^e qui se trouvent eu t'ïntact direct avec la source de chaleur ou de froid, c'est- àdir^avecles parois, subissenti avec une grande rapidité, Taction de ce refroidissemeut ou de ce réchauffement par contact. Le changement de température qui, pendant le phénomi^ne, se produit dans tout le surplus de la masse, est occasionné par le ehangement de pression que produit la condensation ou la vaporisation partielle contre les parois de la capacité. C'est sur ce fait élémentaire que reposp un des principes les plus remarquables de la physique appliquée, qui consiste en ceci : quaud «*w tapenr est introduite dans une capacité' dont les parois sont niaintennes à des températures qui ne sont pas les mêmes en tous îii points, la tension Jlnale delà tapeur est toujours celle quicornspond à la température la plus basse. La rapidité a\ ce laquelle la masse entière arrive à cette tension minima dépend naturellement de rétendue et de la conductibilité des parois qui posrèJent la plus basse température, mais cette rapidité est toujours presque infinie par rapport à la vitesse avec laquelle 86 produit un changement de température et dépression par propagation successive de chaleur, dans une masse gazeuse Qon saturée. On peut encore faire observer, à Tappui de ce fait, ^U6 quand une vapeur saturée se trouve en contact avec une pî^roidont la température est inférieure à celle de la vapeur, h couche de cette vapeur, en contact immédiat avec la paroi, se condense presque instantanément et se trouve aussi, presque iQftiaiitaDément, remplacée par une autre couche qui subit le ^m^ sort, et ainsi de suite jusqu'à ce que la chaleur de Taporisation abandonnée ait rétabli Tégalité des températures da&fi la paroi et dans la vapeur qui reste. D'autre part, quand

la température des parois et celle de Teau qui les tapisse plus élevée que celle qui correspond à la tension de la vapeij contenue dans la capacité, le liquide se vaporise partielleraefl et presque instantanément, aux dépens de sa propre chaleur ( de la chaleur que son contact avec les parois lui permet de leur emprunter, et cet effet se continue jusqu a ce que les parois et le liquide restant aient baissé de température jusqu'à la limite correspondante h la tension de la vapeur qui continue à ffarder Fétat •îazcux. Enfin nous avons vu, dans le chapitre consacré à l'examen de la détente de Teau à haute température, et à propos des explosions de cliaudières, quelle masse d'eau liquide sa transformait presque instantanément en vapeur, lorsque la pression sur la surface de leau contenue dans ces chaudières, venait à baisser brusquement par suite de la rupture de ces dernières, qui mettait le liquide en communication avec Tatmo* sphère extérieure.

On a également constaté que, dans les machines où la vapeur entraîne beaucoup d'eau, la partie de cette eau qui ne s'est pas vaporisée pendant la course, se vaporise si rapidement à Tiustant où elle est entraînée dans le condenseur, dt's le début de l'évacuation, qu'il se produit parfois de véritables explosions dans ce condenseur, au point de soulever les clapets de la pompe h air et même de produire des fentes dans les parois métalliques. Ce fait n'a été observé que sur des machines qui avaient un orifice d'échappemont au bas du cylindre ; les eaux ne rassemblaient sur cet orifice et étaient brusquement lancéeSf dos le début de l'échappement, dans le condenseur ou U^ur vaporisation était presque instantanée avant que Taction du je d'eau froide eût pu condenser la \mpeur*

C'est aussi sur Texti ênie rapidité avec laquelle ces phéno^ mènes s*accompIissent, que repose la possibilité des fonction du condenseur dans les machines munies de cet appendice.

1/eau d'injection peut, comme on le sait, être remplacée pa" des surfaces métalliques froides suffisamment étendues, et lorsque ces surfaces sont bien nettes et bien décapées, il n^eat pas nécessaire qu'elles soient aussi grandes qu'on pourrait le penser à priori ; ainsi lorsqu'une machine à vapeur est pej

DES ENVELOPPES DE VAPEUR

irgée ou raarche à vide et qu*elle possède un condenseur à

jection d'eau froide, c*est à dire à parois peu étendues, on

it supprimer totalement FiDJection pendant un certain temps

wis que le ride en soit beaucoup diminué. I^ii vapeur en petite

(naDlité qui arrive au condenseur se liquéfie ingtantanément

contact des parois métalliques maintenues froides par l'eau

Pde la bâche dans laquelle le condenseur est plongé.

C'est encore aux mêmes causes qu*est due la rapidité de la coudensation dans les serpentiDS ou dans les doubles fonds des diaudières de concentration des sirops dans les fabriques de mcre.

On trouve évidemment, dans cet ensemble de faits, Texplieation naturelle et correcte de l'influence calorifique des parois métalliques des cylindres, sur les pliéaomènes qui s'accomplissent pendant un coup de piston.

Pendant la période d'admission, la vapeur venant de la chaudière trouve les parois à plus basse température qu'elle même; elle 8e condense par contact immédiat et non parce que toute sa masse se refroidit ; sa pression, par conséquent, Ijaisse, mais comme le cylindre est en communication avec la chaudière, le moindre abaissement de tension, si les conduits sont assez larges, augmente la vitesse d'admission et le déficit de vapeur devenue de l'eau liquide, est immédiatement remplacé.

Ijoraque Touverture d'admission est fermée, les parois se trouvent recouvertes de cette eau liquide et de celle que la TApcur a apportée avec elle, et au moment où commence la délente, le liquide sur lequel la pression diminue^ se vaporise en baissant de température en même temps que la vapeur et qaeles parois métalliques. Cette vaporisation et la condensation normale due au travail de détente, se produisent simultaûéroent et suivant le rapport qui existe entre la quantité de vapeur, la quantité d'eau liquide et la masse métallique des parois, l'un quelconque de ces phénomènes peut l'emporter sur l'autre, ou ils peuvent se compenser exactement.

Dans ce dernier cas, le travail à détente se produirait suivant la loi que que nous avons exposée à propos de la détente d'une masse constante de vapeur, mais dans les machines ordinaires

302 CHAPITRE HriTIÈME,

le phéDomène est plus complexe et cette loi de détente ne peut guère se réaliser qu^approxiiuativemônt, parce qu'uixe partie du liquide, pendant la durée de la course, se trouve en contact avec des parois à température variable et dont la plus basse se manifeste au milieu de la hauteur des cylindres, c'està-dire h é^ale distance des deux extrémités qui sont alternativement chauffées par la vapeur d'admission.

Lorsque la détente est terminée et que le tiroir d'échappement s'ouvre, la tension dans le cylindre baisse brusquomenf- L'eau qui reste et qui tapisse encore les parois, et ces parois elles-mêmes, sont alors à une température bien supérieure à celle de la vapeur qui se précipite au condenseur; de sorte qu'il se produit encore une vaporisittion et un refroidissement du liquide et des parois, considérables. C^est après cette riode qu'arrive la vapeur d'admission qui se met en con avec ces parois qui ont subi le maximum de refroîdisseme pour reproduire identiquement la série de phénomènes que nous avons décrits.

Lorsque le cylindre est muni d'une chemise de vapeur, les mêmes effets se produisent, mais dans une inesure différente et se répartissent d*une mauin^e plus favorable à Toff'^t utile* pendant la durée d'un coup de piston.

L'observateur qui a le plus étudié cette question au point d~ vue expérimental, est M. Hirn, et les conclusions qui ressortent de ses expériences, sont les suivantes :

Lorsque la chemise de vapeur fonctionne, il y a toujours une partie de la vapeur qui se condense h son arrivée dans le cylindre moteur, par suite du refroidissement qu'ont subi les parois pendant la période de condensation précédente; mais comme ce refroidissement a été moindre que lorsque Tenveloppe ne fonctionne pas, pour un motif que nous dirons plus loin, et comme la chemise de vapeur a transmis à ces parois une certaine quantité de chaleur, la quantité de vapeur qui se condense ainsi pendant la période d^admissîon, est moindre que dans le cas où le cylindre n'a point de chemise de vapeui

Quand le cylindre est unique et n'a point de chemise de

DES ENVELOPPES DE VAPEUR

ipeur et lorsque la détente est assez prolongée, la température \iei, parois dans la région moyenne qui n'est jamais en contact IqnWec de la vapeur qui se détend , est relativement assez kkasse, et ces parois ne peuvent céder que peu de cbalour à la tapeur pendant sa détente; de sorte que l'eau que la vapeur a Apportée de la chaudière et celle qui s'est formée par condensation pendant la période d'admission, ne se vaporise qu*en liuMe partie et principalement aux dépens de sa propre chaleur. Il en résulte qu au moment de la condensation, lorsque lu tension vient à baisser brusquement sur cette eau liquide qui tnpîsse les parois du cylindre, il s'en vaporisé une quantité considérable jusqu'à la tension du condenseur, et cette vaporisation s'eôectue partie aux dépens de la chaleur propre du liquide et partie aux dépens de la cbuleur des parois métalliques qui en éprouvent un refroidissement très prononcé. C'est L «lu refroidissement qui correspond à cette dernière phase de ^ropération, que provient la condensation ordinairement très considérable qui se fait pendant Tadmission.

Lorsque le cylindre unique a, au contraire, une ch*:^mise de [vapeur, la condensation est moindre à l'admission et la quan- I tité d'eau mêlée à la vapeur pendant la détente est plus petite (que quand il n^y a point d'enveloppe. D'un autre côté, les parois du cylindre maintenues par la chemise à une tempéra- ^îuit plus élevée que lorsque Fenveloppe n'existe pas, tendent 1^ vaporiser Teau mélangée à la vapeur, pendant la détente, ^fi^ecbieu plus d'énergie que dans l^auire cas, La vaporisation k*iïïBi produite pendant la détente, augmente le travail produit par cette détente et, lorsque survient la condeiisalioii, il ne I r<?*te qu*une faible quantité d'eau liquide à vaporiser, ce qui ne [produit pas un refroidissemeut- des parois du cylindre aussi [proHoncc que dans l'autre cas»

Ainsi lo bon eflét des chemises de vapeur est dû à deux ou ^rois causes principales : P Files dlmhimnt la condensation de papmr pendant la période d'admission : 2» elles déterminent la HpùrisaHon d'une partie assez considérable de l'eau liquide que mtiint la isapeur^ pendant la période de dttcnie, ce qui augmente iaM une proportion asse: forte le travail obtenu de cette détente ;

3« elles ne laUsent à vaporUer pendant la période d$ eùndemaiioB, quune quatttité relatitemêni fuiHe deau liquide ^ aux dépens de la chaleur des parois qui, dans ce eus, m se perdre inutilement dans le condenseur où elle ne sert quà accroître la température ci diminuer le deçré de ride obtenu.

M. Farcot qai a fait "quelques expériences sur une macbiofi à enveloppe de vapeur et dans laquelle cette enveloppe pouvait, à ToloQté, recevoir la vapeur qui passait de la chaudière au cylindre, ou recevoir la vapeur de la chaudière sans la laisser passer au cylindre, celui-ci étant alimenté directement, a pjj constater que Teffet utile de la première disposition était supfl rieur à celui de la seconde. Il en résulterait que, toutes choses égales d'ailieurs, la vapeur en mouvement abandonne plus rapidement sa chaleur aux parois métalliques que la vapeur en repos.

On voit diaprés cela, que ces chemises diminuent la consoi mation dans le cylindre, vaporisent en temps opportun un partie de Teau liquide que contient la vapeur et diminuent 15" quantité de chaleur inutilement transportée au condenseur. Ce sont là les causes principales des bons effets qu'elles produisent et qui ne sont nullement neutralisés par la perte d'une petite quantité de vapeur qui se condense dans Tenveloppe et qi]' revient à Fétat liquide dans la chaudière. Quand les machina n'ont point ces enveloppes, la chaleur empruntée aux parois i qui provient de la condensation pendant Fadmission, ne produit la vaporisation partielle de Feau liquide que pendant la période d'injection dans le condenseur et toute la chaleur ainsi transmise à ce liquide va au condenseur oîi elle est plus nuisible qu'utile. ■

Cet effet de la chemise de vapeur se constate principalement pendant la période de détente où elle maintient la tension de la vapeur bien plus élevée pendant toute la durée de cette période, que lorsque cotte chemise ne fonctionnent pas.

Dans les expériences de M. Hirn, sur une machine puissante, que l'on pouvait faire fonctionner tantôt sans Faction réchau faute de Fenveloppe en la laissant plein d'air stagnant, tantôf en rétablissant cette action, toutes les autres conditions

DES ENVELOPPES DE VAPEIR

marche restant les mêmes, la détente se faisait suivant une loi bien plus rapprochée de la loi de Mariotte, lorsque !a chemise de vapeur fonctionnait que lorsque son action était suspendue.

Lorsque les machines sont h deux cylindres (système de Woolf) sans enveloppe , les choses se passent différemment* Dans le petit cylin^lre toute la surface des parois se trouve à une température très élevée parce que la vapeur y afflue de la chaudière pendant toute la course ; mais lorsque la vapeur se détend, elle passe dans le faraud cylindre dont la surface interne se trouve à une température relativement basse. Comme cette détente se fait à la fois dans le petit et dans le grand cylindre, et que les parois de ce dernier sont bien plus étendues que celles du premier, la vapeur pendant cette période communique plus de chaleur aux parois du grand cylindre qu'elle n'en emprunte aux parois du petit; de sorte qu'en résu* ^ mé l'action des parois consiste surtout à refroidir la vapeur et

■ que la tension de celle-ci doit baisser rapidement pendant la ~ détente, à moins qu'elle ne contienne une forte proportion ^ d'eau liquide qui se vaporise pendant cette détente.

B II existe donc une différence capitale entre les phénomènes

" qui s'accomplissent dans les machines sans enveloppe, suivant

quMles sont à un ou à deux cylindres. Dans le premier cas, les

parois cèdent de la chaleur à la vapeur pendant la détente, mais

cette chaleur trop tardivement transmise n'est que fort peu

utilisée ; dans le second cas, les parois enlèvent de la chaleur

i la Tapeur pour la reperdre ensuite par la vaporisation nui*

K «ible qui s'efiectue pendant l'injection dans le condenseur.

H II résulte de ces considérations que lorsqu'une machine à

I deux cylindres est pourvue d'une chemise de vapeur, Faction de

■ cette enveloppe est peu importante sur le petit cylindre, mais W qu'elle doit devenir très énergique sur le grand où la vaporisation de l'eau liquide pendant la détente, s'effectue surtout aux dépens de la chaleur de Tenveloppe et non, comme dans la machine a un cylindre, aux dépens de la chaleur de Tenveloppe

H et de la chaleur abandonnée par la condensation qui a lieu pendant la période d'admission.

to

ii eQ résulte encore que, dans toutes le» catégories ilc isaèbilies à vapeiir, la masse métallique do cylindre moteur agit comme régulateur du travail, comme un volant d'une nature particulière ; elle absorbe de la chaleur pendant la période de maximum de travail, en diminuant la quantité «le traTail que la vapear dépensée aurait pu produire pendant radmission, et restitue cette chaleur pendant la période de détertte en augmentant le travail produit par cette détente. 11 est encore évident, d'après ces considérations, que Ton ne doit néglii^er aucune mesure propre à assurer le plus que possibl la vaporisation de l'eau liquide, dans la période de détent afin que la chaleur restituée par la masse métallique^ ne pass pas directement au condenseur où son action ne peut être qui nuisible.

D'après les expériences de M. Hirn, le bénéfice que peut procurer Tapplication de la chemise de vapeur à une macliin^ toutes choses égales d'ailleurs, peut s'élever de 10 à 25 p. Kuivant les circonstances ; i! est plus grand dans les machiner" à longue détente que dans les machines otfla détente n'est pas très prolongée. Du reste ce bénéfice peut encore être accru ou diminué par des conditions particulières de production de la vapeur sur lesquelles nous appellerons Fatteution, après Texa-? men des effets de la surchauffe.

Des effets de la surchauffe.

L*action de la surchauffe consiste d'abord à vaporiser tout» Feau liquide que la vapeur emporte avec elle en sortant de la chaudière^ puis, comme celle de la chemise de vapeur, à diminuer la quantité de vapeur qui se condense dans le cylindr^^J pendant la période d'admission< I^M

D'après les expériences de M. Hirn, il paraît que la sur-^^' chauffe, même lorsqu'elle est portée k 80 ou 100° au-dessus de la température de saturation de la vapeur, n'empêche pas une certaine condensation pendant Tadmission. La partie de la masse de vapeur qui se trouve en contact avec les parois "

EFFETS DE LA SURCHAUf-TE.

çylÎBdre, et peut-être la totalité, se refroidii assez promptement, redevient saturée et se condense, en partie* Mais cette condensation est moindre pendant !a période d'admission que lorsque la vapeur n'a point de chaleur à perdre avant qu*elie commence à se condenser.

Nous avons va précédemment, du reste, avec quelle rapidité 1a vapeur surchauffée et dcLendue revient à la température de saturation , M. Hirn trouve la preuve de cette condensation et de ce retour de la vapeur surchauiïéo à la température de saturation, dans ce fait que les couvercles de cylindres recevant de la vapeur surchauffée de 80 à 100° au-dessus de la températuro de saturation, ne prenaient qu'une température un peu inférieure à celle de saturation sotis ia mr?oie pression. C'est à cette condensation partielle et à !a température relativement basse que conservent les parois des cylindres, que Ton doit la conservation des garnitures des pistons et la fermeture presque hermétique qu'ils produisent avec Taide des moyens ordinaires de iiibrification ; sans cela les graisses ou les huiles employées seraient très rapidement vaporisées en laissant des résidus solides, effet qui n est déjà que trop prompt toutes les fois que la surchauffe s'emploie à une température très élevée et malgré sa condensation partielle.

La cause principale de la perte de chaleur et de travail dans le cylindre» étant la vaporisation presque instantanée qui se produit dans ce cylindre des le début do la condensation, la surchauffe produit un effet très favorable en diminuant la condensation pendant Tadmission^ en vaporisant l*eau emportée de In chaudière par la vapeur et en diminuant ainsi, dans la mesure du possible, la quantité d'eau liquide mêlée à la vapeur pendant la détente ; ce qui fait qu'une partie de cette eau se vaporisant par Taction de la chaleur cédée par les parois métalliques pendant cette détente, il n'en reste plus qu*ûne quantité bien moindre à vaporiser dès le début de la condensation, et que le refroidissement do ces parois métalliques s'en trouve considérablement amoindri.

Vn autre résultat de la surchauffe consiste dans l'élévation

lia tension de la vapeur dans le cylindre pendant la période