AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS RESULTANT DE L*EMPLOI DE LA DÉTENTE

ÂYantages. — !• Pour la même pression initiale, ainsi que nous l'avons déjà fait remarquer, et à égalité de vapeur dépensée et par conséquent de charbon brûlé, la détente procure un travail plus grand ; pour rendre ce fait manifeste (flg. 492), considérons un cylindre Gy dont la course du piston est ab, la pression initiale ac et la contre-pression ak. Le travail effectif pendant une course du piston sera la différence des deux surfaces abcd eiakfbc ou la surface kcdf, dans le cas où il n'y a pas de détente. Prenons maintenant (fig. 493) un cylindre Cj/'de même diamètre, mais d'une course a'b" plus grande que a6, et dans lequel on introduira de la vapeur à la même pression o' initiale a'c' que dans le premier et la même quantité a'b', la contre-pression étant la même dans les deux cylindres. Le travail développé dans le deuxième cylindre se compose d'abord de la surface k'c'd'f égale à la surface kcdf du premier, et de la surface en excédant fd' f d"f'; par l'emploi^ de la détente, et sans aucune autre dépense on a donc gagné cette dernière surface ; on aurait pu encore augmenter la surface rela-

Fig. 492.

Fig. 493.

tive à la détente en augmentant la course; mais comme nous Tavons déjà vu, il y a une limite à l'expansion de la vapeur.

2® fg. La détente favorise le mouvement du piston; car, par l'emploi de la détente la pression sur le piston diminue au fur et à mesure qu'il approche de la fin de sa course ; il résulte donc de ce fait que l'énergie du piston diminue graduellement et qu'avec la compression et Tavance à l'introduction à fin de course son mouvement est nul et qu'il reprend une course de sens inverse sans choc.

3° La détente favorise le travail effectif.

(Fig. 494.) Si on l'introduit pendant toute la course, il est matériellement impossible de produire de l'avance à l'évacuation, et par suite, la pression à fin de course est encore la pression ini-

MACHINES A VAPBUB MARINES

tiale Cd = ac. Lorsque le piston revient sur ses pas, Téquilibre de pression entre le cylindre et le condenseur ne s'établit que lorsque le piston a déjà parcouru une partie bf notable de sa course rétrograde; le travail effectif serait alors représenté parla surface acdf ^our une régulation sans avance à l'évacuation, et une pleine introduction.

Si Ton n'introduit (fig. 495) de la vapeur que pendant les 0,80 de la course du piston et que Ton établisse Tavance à l'évacuation aux 0,90 de la course du piston, la courbe d'fgk, représentera la loi de la détente cHf d'une part et la chute de pression fgk, l'équilibre de pression aura lieu au k beaucoup plus près du commencement de la course rétrograde que le point f, où il n'y a ni avance

Fig. 495.

à l'évacuation, ni détente de la vapeur; la surface du travail effectif sera alors a'c'd'fgk plus grande que acdf.

D'après les diagrammes relevés directement sur un grand nombre de machines, on a constaté que la durée de l'introduction doit être limitée aux 0,80 à 0,83 p. 100 de la course dn piston pour obtenir le maximum de puissance effective par coup de piston ; en s'écartantde ces données la dépense de vapeur est plus grande et le travail effectif plus faible.

4'' L'emploi de la détente diminue le travail de la pompe à air et celui de la pompe de circulation d'eau froide au condenseur; car la quantité de vapeur étant plus faible pour un travail plus considérable sur les pistons, le poids d'eau d'injection ou de circulation sera plus faible, et par suite le travail de ces pompes sera diminué d'autant. C'est pour cette raison aussi que les pompes à air et celle de circulation sont conduites par des moteurs indépendants.

Inconvénients à la détente. — i^ X égalité de pression initiale, l'emploi de la détente rend les machines plus volumineuses et plus lourdes : En effet soient :

P^ la pression effective initiale.

S™* la surface du piston.

RÉGULATION 653

C™ la course.

V«* = S X C — volume du cylindre.

P'^ la pression moyenne effective de la machine à détente.

S*™* la surface de son piston.

C™ sa course.

V*"»' = S' X C — volume du cylindre de la machine à détente.

Si le travail doit être le même dans chaque machine, il faut nécessairement que VP = V'P' expression représentant, comme nous l'avons vu, le travail effectué dans chacune des machines. La pression initiale étant supposée la même, par l'effet de la détente P' est < que P et V > que V. Plus la durée de la détente sera grande, plus la différence entre P et 'P' sera grande, et par suite, il en sera de même entre V 'et V.

On remarque donc que pour un même travail à produire par chaque course de piston, le volume du cylindre augmente avec la détente ; mais le volume de ce cylindre de détente ne saurait être augmenté qu'en augmentant simplement sa course ; car dans ce cas il pourrait avoir une longueur trop grande ; et si l'on veut obtenir un rapport convenable entre son diamètre et sa longueur il faut nécessairement que S'"* soit plus grande que S™'. Or, pendant la période d'introduction où la pression initiale est la même dans chaque cylindre, le produit S x P sera plus grand que S X P ; donc il faudra que les organes de transmission de mouvement du piston, tiges, bielles, manivelles, arbres et bâtis soient plus résistants dans cette machine que dans l'autre, qui n'a pas de détente.

20 L'emploi de la détente fait augmenter les pertes de chaleur résultant du refroidissement des surfaces intérieures et extérieures du cylindre qui croissent avec les dimensions du cylindre. A côté de ce refroidissement des parois duiiyiindre par son contact avec l'air ambiant où sa communication avec le condenseur, il existe une autre cause de refroidissement plus intense; cette cause résulte de l'état aqueux de la vapeur arrivant de la chaudière, des gouttelettes d'eau tapissent les parois du cylindre; par suite de la diminution de pression produite par une détente plus ou moins prolongée; l'eau renfermée dans la vapeur et celle qui est adhérente aux parois du cylindre se vaporisent, en absorbant une nouvelle quantité de chaleur qui détermine un abaissement de température très sensible et rendu encore plus appréciable quand le cylindre est en communication avec le condenseur. La revaporisation qui se produit ainsi se fait trop tard pour donner lieu à un effet utile sur le piston; mais au contraire elle détermine une contre-pression pendant la courserétrograde, ce qui fait diminuer le travail effectif.

Pendant toute la durée de la communication du cylindre avec

le condenseur, le cylindre s'est refroidi et il ne se réchauffera dans l'introduction nouvelle qu'au détriment de la température de la vapeur affluente, et il en sera de même pendant le fonctionnement normal de la machine ; et la condensation sera d'autant plus forte que l'introduction aura été plus petite et la détente plus grande ; car, c'est sur un poids plus faible de vapeur que les mêmes causes de refroidissement se feront sentir. Il résulte donc tout naturellement de ces faits particuliers que l'augmentation du degré de détente, passé une certaine limite, ne procure plus une augmentation de travail pour le même poids de vapeur sorti de la chaudière.

Mais la limite de la détente est d'autant plus reculée que la pression initiale des chaudières est plus élevée. Mais la limite à la détente ne doit jamais être poussée à produire une pression finale inférieure à la pression supposée du condenseur ou à la pression atmosphérique si l'évacuation se fait dans Tatmosphérc car pendant une certaine partie de la course il y aurait un travail négatif.

3** Lorsque la détente est poussée trop loin, elle nuit à la régularité de la rotation; car elle détermine de grandes variations dans la poussée exercée sur le piston ; cet effet est préjudiciable au fonctionnement de la machine dans de bonnes conditions; mais on peut remarquer que dans les nouvelles machines à plusieurs cylindres Woolf ou compound, avec des manivelles conjuguées à un nombre convenable de degrés sur Tarbre moteur, l'irrégularité du mouvement causée par une longue détente est bien atténuée; on règle cette détente à l'aide des courbes d'indicateurs relevées sur chaque cylindre.

Lorsque l'on a besoin d'une machine légère présentant peu d encombrement, pour la détente, l'introduction est poussée aux 0,80 0,85 de la course du piston.

Dans les grandes machines on a d'abord réduit l'introduction aux 0,70 0,65 de la course procurant des détentes.

Avec les hautes pressions pour l'allure de route, on pousse le Y rapport — r- = 6 à 10 et même au delà, mais en général.