GA2 PERMANENTS DANS L^EAU DE CONDENSATION

soit

54,10 centimètres cubes ; du volume de Teau.

On u^a pas fait beaucoup d'expérieDces sur les quautiteB de gaz que les eaux chauffées ou décliargées d'une partie de la pression atmosphérique, pouvaient dégager, et nous allons ex* poser le peu de connaiseances acquises à ce sujet.

D*aprè8 les expériences de M, Normandy, en Angleterre, un litre d'eau de pluie porté à la température d'ébullition , a fourni 54,1 centimètres cubes d*un gaz à la pression atmosphé* rique et contenant i

Acide carbonique , . 22,60 centimètres cubes, Oxygène* .... 18,06 n

Azote 13,44 «

ïotaL .

1000 18,48 D'autres expériences du même ingénieur sur de Teau de mer n'ont fourni, par litre d'eau, que ^ environ de cette quantité de produits gazeux , dont plus de la moitié était de Tacide carbonique et de l'air oxygéné.

D'autres expérimentateurs sont arrivés à des résultats à peu près semblables, sur Teau de mer.

D'après les expériences de M. Péligot, un !ilre d'eau de Seine puisée en hiver, a fourni, en la portant à la température

■ d*ébullïtion, la même quantité de gaz que ci-dessus, 54,1 cen* B timètres cubes, ayant la composition suivante :

H Acide carbonique. . 22,60 centimètres cubes, H Oxygène «... 10,10 n

^^ Azote 21,40

^^^ Total. . 54,10 centimètres cubes.

H Ces renseignements théoriques étant insuffisants pour que Ton

■ puisse, avec sécurité, s'en servir comme base du calcul de la " capacité des pompes à air, nous avons essayé de mesurer direc-

tements sur quelques machines en mouvement, la quantité de produits gazeux expulsés par la pompe à air, relativement à la quantité d'eau qui les avait fournis : voici le procédé adopté pour ces observations :

Après avoir mesuré la course et le diamètre du piston de la

pompe à air d*une raadiine fonctionnant lentement, pour donner à la condensation le tCHips dt3 s'efiectoer complètement, nous mesurions aussi exactemejit que possible, la quantité d'eau de condensation expulsée à cliaqïie course utile de ce piston, en la recueillant duDs une bâche d'une capacité connue. La diflërence entre le volume engendré par le piston de la pompe et ce volume des eaux de condensation, représentait évidemment la capacité occupée dans cette pompe, par le mélange de vapeur et de ^az non condensables.

On déterminait ensuite la tension totale de ce mélange, a Taide d'un bon ujanomètre de Bourdon, àTinstant où s'achevait la période d'admission de^j produits de la condensation, dans cette pompe à air ; puis on relevait la température de ces eaux de condensation et la tenipiTature des eaux qui étaient appliquées à hi condensation et qui alimentaient tonte la machine. La tension totale étant ainsi connue, ainsi que la température générale dans la pompe, on déterminait la tension de la vapeur seule, qui se déduisait de sa température, et la différence entre la tension totale et cette tension de vapeur saturée, représentait la tension effective des produits gazeux dans la capacité connue qui les contenait, à la température des eaux de coadensation.

En ramenant ensuite ce volume connu de gas, à la tension atmosphérique et à la température des eaux froides qui alimentaieiit la machine, il devenait possible de comparer la quanti do gaz introduit dans Tappareil par les eaux alimentai relativement au volume de ces eaux, et sous les mêmes tension et température. Ce procédé appliqué à quelques machines, a fourni des résultats assez variés qui peuvent tenir à deux causes qui sont : des rentrées d'air extérieur dans rappareil de condensation, ou des différences dans les quantités de gaz contenues dans un même volume des eaux froides qui servaient à alimenter ces machines. Le résultat moyen a été le suivant :

Le volume de gaz permanents que dégagent dans les appareils de condensation, les eaux qui servent à alimenter les chaudières et celleB qui produisent directement la condensation,

est moj^enuement de ^^ du volume des eaux de condensatioa

kti^y

CAPACITÉ DE LA POMPE A AIR

ces gâz étant supposés ramenés à la tension atmosphérique ordinaire et à la température des eaux froides qui servent à alimenter la macliine.

Nous avons constaté, depuis ces expériences, que l*on pouvait admettre, dans les calculs a jïriori, ce résultat moyoïii ooq comme devant se reproduire toujours bien exactement, mais comme suffisant pour éviter tout grave mécompte daus les applicatioDS, lorsque les condenseurs sont construits avec soin.

Dans les cas particuliers où une mesure directe de la quantité de gaz contenue dans les eaux alimentaires d^une machine à construire, fournirait un autre rajjport, il serait facilû de faire aux théories qui vont suivre, les modifications correspondantes.

Capacité de la pompe à air.

Nous avons vu ci-dessus : P que la tension générale dans un condenseur, dépend en grande partie du volume oflert, dans la pompe à air, aux produits liquides et gazeux de la condensation ; 2*» que plus ce volume est considérable, plus la tension régulatrice qui s'y établit, est faible; 3** que, si Ton fait abstraction de Taccroissement momentané de tension dans le condenseur, au commencement de chaque injection de vapeur, accroissement dû à l'insuffisance d'eau froide en cet instant, et aux retards de condensation, la tension régulatrice représente le minimum de la tension dans le condenseur, quand la pompe est aspirante et foulante, et le maximum quand elle est aspirante tHévatoire et que la machine est à double effet ; 4° que l'on peut diminuer Taccroissement de tension au début de la condensation, en injectant Teau froide en plus forte proportion dans cet instant et en la divisant le plus que possible. Nous démontrerons plus loin que, quel que soit le système de la machine, les oscillations théoriques de la tension dans le condenseur, au dessus ou au dessous de la tension régulatrice, sont assez faibles quand on a donné à ce condenseur la capacité qui correspond aux règles que nous avons posées, et nous commencerons par déterminer le volume que doit engendrer le

piston de la pompe à air, pour que Ton obtienne une tension régulatrice déterminée.

Représentons par

V la capacité de la pompe à air, ou le volume engendré par son piston ;

V le volume des eaux de condensation qui doivent être] extraites par chaque coup de piston utile de la ponope à air ;

i* la température (les eaux de condensation déterminée par

les règles posées précédemment ;

t la température des eaux froides qui alimentent la machine; T la tension régulatrice totale que Ton veut obtenir dans la

pompe à air ;

T' la tension des vapeurs saturées à la température P,

La pression barometnrjue est supposée de 0™ J6 de mercure. ^

Si la tension réi^culatrice totale doit être T et que la vapeur

seule développe une tension T\ il est clair que les gaz mêlés à

la vapeur devront être à la tension T — T^

Le volume :r^ de ces gaz pris à la tension 0'°,76 et à la température i, quand la tension se sera abaissée à T — Pet que j la température se sera élevée à^, devra être de

18 ^273 + U T — T ' et comme la pompe à air devra contenir en outre le volume] V d'eau de condensation, il faudra que son piston engendre ua| volume

>73 + t) T - T" Application numérique. Supposons que, dans une machine à vapeur à duuhle effet, munie d'une pompe à air à simple effet dont le piston fait autant de courses quel© piston moteur, il faille condenser pour deux coruses du piston moteur, 0*'"*,35 de vipeur sèche, dans des conditions de tension telles, qu'il soit nécessaire d'enlevor à chaque kil. de cette vapeur, 630^*** pour la réduire à l'état d'eau liquide à 0*^. On dispose pour effectuer cette condensation, de 2^^^^- d'eau froide à 12^ par kil. de vapeur

CAPACITÉ DE LA POMPE A AIR

à condenser. Oa demande le volume que devra engendrer le piston de la pompe à air pour qu'il n'existe dans celle-ci qu'une tension totale de 0^^^-,09 à la fin de la période pendant laquelle les produits de la condensation passent du condenseur dans la pompe ; cette tension correspond à O'»,0684 de mercure.

Le poids de vapeur à condenser et que le piston de la pompe-f à air doit expulser à chaque course utile, étant de 0^'^,35 et la température après la condensation étant t\ il faudraj évidemment, enlever à cette vapeur une quantité de chaleur égalô

Le poids d'eau froide a 12^' qu'il faudra appliquer à cette condensation, sera de

et la quantité de chaleur que cette eau enlèvera à la vapeur, en augmentant de température jusqu'à t\ sera de

8ki\4 {r — 12-).

Où pourra donc poser Féqualion

0^\Zb (630^"^»* - r) = S^\i {r — 12*),

d'où i' = 36^7L^

A cette température, la tension de la vapeur est de 0'*',060 de mercure, environ ; la tension propre des gaz mélangés à cette' vapeur devra donc être de

En négligeant les effets de Paccroiss' ment de température sur les eaux de condensation dont le poids total sera de 8ku^40 4- o^^^^Sô =- ê^Slb,

le volume V sera de 0«»%00875 |€t la formule (A) donnera

18 \ 273 + 12' 0,0479 mètre cube.

Pour être certain d'obtenir le résultat proposé, malgré les rentrées d'air extérieur, les retards de condensation et les

CILàPITRE HUlTIElfE-

fuites d'eao atitour des fisUms^ les pnticieiis mngmeDtent les capacités théoriques ainsi détenniiiéeSf d'a« inoins un tiers ; ils donneraient donc à la pompe à air, dans Texemple qae noms Tenons d'examiner

La tension ré^latrioe dans le condenseur, si les eai condensation s'y établissent au même niveau que dans la pom| à air à la 6n de la période d'admission, serait la même que dans celle-ci, 0^^*" ,09 ; mais s'il s'établissait entre les deux capacités, une différence de niveau de 0",20 et que la résistance des soupapes fût équivalente à une colonne d'eau de 0"*,15, tension régulatrice dans le condenseur remporterait de 0*,î d'eau, ou de 0*^"^ ,0348, sur la tension régulatrice de la pomf à air, et deviendrait égale à 0»»«»-,09+ 0**™ ,0348 ^ O*^™-,!^

Aucune capacité de pompe à air ne pourrait abaisser la tension dans le condenseur, au dessous de 0",06 de mercure puis* qu'à la température des eaux de condensation, la vapeur seule présente cette tension qui n'est nullement dépendante de l'étei due des capacités.

Si la pompe à air était du système aspirant et foulant qi l'isole du condenseur pendant l'une des condensations, celui-ci devrait avoir, d'après nos prescriptions, une capacité égale à 20 fois, environ, le volume des eaux de condensation ; soit O'",O0S75.20 — O^'MTS, eo admettant que la tension de la vapeur avant la condensation, ait été d'environ O'^^^-^G.

Dans ce cas,, la tension régulatrice de 0^'°*',09, si l'eau s'établissait au même niveau dans les deux capacités et si les soupapes n'opposaient aucune résistance au mouvement, serait la même dans le condenseur et dans la pompe à air, et elle se manifesterait à la fin de la période d'admission dans cette dernière ; puis, pendant la condensation suivante, les produits de cette cotiden&ation s'accumuleraient dans le condenseur, avec le stock de produits gazeux à la tension régulatrice qui y était resté* La totalité du liquide, avant cette dernière condensation , avait passé dans la pompe à air et Ton peut négliger abs *

CAPACITÉ DE LA POMPE A AIR

ment la masse liquide qui reste toujours au fond du condenseur; elle occupe un espace qui ne doit pas être considéré comme faisant partie de la capacité de ce condenseur*

Cherchons maintenant raccroissement de tension que peut produire cette accumulatiou de produits dans le condenseur, pendant la période où il est isolé de la pompe à air, en nétîligéant Finflueuce des retards qui peuvent se produire dans la condensation et en supposant la venue d'eau froide toujours proportionnée à la venue de vapeur, de façon à conserver toujours la même température aux eaux de condensation et la même tension correspondante, à la vapeur. H Nous avons tu ci-dessus que, dans la pompe à air, à Pinstant oîi se manifeste la tension réjç^ulatrice, les produits de deux condensations, quand on ne tient pas compte des causes de perles qui obligent à agrandir cette pompe, occupent un volume de 0°'V,0479, dont 0"'\00875 sont occupés par Teau provenant de ces deux condensations. Les produits gazeux y occupent donc un volume de

sous la tension de 0'^,0OS4 de mercure.

Comme le condenseur a une capacité de 0"'', 175 et qu^il contenait ce volume de produits gazeux avant la période d^accumulation, il devra contenir à la fin de cette période où le clapet

Qmî 0392 ■ de communication avec la pompe à air reste fermé, —^

de gaz ramenés à la tension 0"',0084, de plus quVuparavant, soit I 0'"%1750 + 0«*\0196 =- 0"V,1946

de gaz, lorsqu*ils sont supposés à la tension O^^OOSi.

Mais, à cette époque, sa capacité de 0"",175 se trouve diminuée du volume des eaux d'une condensation et réduite à

faudra donc que les 0"**,194G de gaz à la tension de 0'",0084, se compriment pour occuper la capacité réduite qui leur est

offerte, et si Ton suppose, ce qui peut se faire sans erreur sen- BÎble^ que leur température reste coastante^ ils y établiront une tension de

0"i00S4 ^r?^ = ô»,0096 de mercure.

U™ ,1 iUd

La tension totale dans le condenseur, en ajoutant la tension de la vapeur à celle des gax, sera donc à cette époque O'*,0600 + O^^OOSS = 0",0696 de mercure.

Ainsi, dans un appareil de condensation tel que celui dont il vient d'être question , fonctionnant dans les conditions spéciales que nous avons adoptées et qui ne sortent point des conditions ordinaires de la pratique, la tension dans le condenseur, pendant rentrée des produits de la condensation dans la pompe à air, passerait de O",0C9G de mercure à 0'",06B4 et, pendant la période d'expulsion des protluits par la pompe, passerait de C^^OGRi à O'iOGOO, en ne subissant que des variations de 0*,012 de mercure, qui se reproduiraient périodiquement.

Tout excès de tension, aux époques indiquées, sur celles que nous venons de déterminer, devrait être mis sur le compte d'une erreur sur la quantité de gaz contenue dans les eaux alimen* taires, quantité qui serait plus grande que celle que nous avons admise; sur le compte des retards de condensation ou d'une trop haute température momentanée des eaux de condensation si la venue d'eau froide n'avait pas été proportionnée à la venue de vapeur, et enfin d'une rentrée d'air extérieur qui pourrait être supprimée par une bonne réparation des joints ou un meilleur entretien des bourrages.

Si la pompe était du système aspirant élévatoire qui permet la libre communicalion entre le condenseur et la pompe à air, pendant les deux courses du pistou, on arriverait à un autre résultat.

Nous admettrons la même capacité de condenseur quoiqu'elle puisse être un peu plus petite, comme nous Tavons vu.

Lorsque le piston de la pompe commence sa course d'expul* sion des produits de deux condensations, le condenseur ne

CAPACITE DE LA POMPE A AIR

f contient plus d'eau et renferme 0"'^,175 de produits gazeux à la tension de Û"*,0034 de mercure et uu même volume de vapeur à

I la tension de O^'jOG, qui constituent ensemble la tension régulatrice.

Pendant cette course, une nouvelle condensation apporte,

comme ci-dessus, — ^ ^^ -- d eau de condensation et — ' -

de gaz à la tension de 0'",0084 de mercure ; mais pendant cette excursion du piston, le stock de gaz resté dans le condenseur et ceux qui proviennent de la nouvelle condensation, ont pu

occuper le volume du condenseur, diminué de