CORDES BLANCHES

CORDES fiOUDRONNÉES

Diamëire

Valeur

de la roideur

naturelle

Valeur de la roideur proportionnelle à U-B.

Diamâtre

Valeur

de U roideur

naturelle

Valeur de la roideur

nelle à Q-B

inèti«9.

kilogr. 0,0106038 0,0225207 0,0388476 0,0595845 0,0847314 0,1142883 0, 1482552 0,1866321 0,2294190 0,2766159 0,3282228 0,4842397 0,5U6666 0,3095035 0,5787504 0,6524075 0,7304742 0,8129511 0,8998380

mètres.

kilogr.

N£UVI£HE organe. ~ L£ CONDENSEUR

D. Qu^esl'Ce qu*un condenseur y son but ?

R. — On appelle condenseur des récipients, en fonte de fer ou en cuivre façonné, de forme parallélipédique cubique ou cylindrique, dans lesquels la vapeur après avoir fait son effet utile dans les cylindres vient s'y condenser, soit par son contact direct et son mélange avec de Teau dite de condensation à basse température et en quantité suffisante réjçlée par des registres ou robinets, soit en se condensant par son contact avec des surfaces réfrigérantes composées de l'enveloppe extérieure des condenseurs et d'un faisceau tubulaire renfermé dans l'intérieur de cette enveloppe dans lequel circule, en faisant plusieurs circuits sur ellemême, l'eau qui refroidit les enveloppes intérieurement et le faisceau tubulaire; ce courant d'eau est généralement produit par une pompe dite de circulation, ou par le sillage du navire, tel est le cas des torpilleurs.

380 MACHINBS A VAPEUR MARINES

Le but des condenseurs est donc de déterminer la condensation de la vapeur le plus rapidement possible, en produisant un vide relatif dans ces récipients, par conséquent de diminuer la contrepression sur les pistons, sur la face opposée à l'action de la vapeur; de créer, pour ainsi dire, l'élément de puissance le plus important dans les anciennes machines à basse et à moyenne pression; de permettre la détente de la vapeur pendant les 0,60 et même 0,70 de la course du piston dans les machines à haute pression fonctionnant au Woolf, et d'employer de l'eau monohydrique et à une haute température, 35 à 40®, avec le condenseur par surface.

De la différence de méthode pour la condensation de la vapeur, on distinguera donc deux espèces de condenseurs :

i^ Le condenseur par mélange;

2» Le condenseur par surface.

1® Le condenseur par mélange est celui dans lequel la condensation de la vapeur s'opère par le contact et le mélange direct de la vapeur avec l'eau dite dHnjection.

2® Le condenseur par surface dans lequel la condensation de la vapeur s'opère par son contact plus ou moins intime avec une surface dite réfrigérante baignée par un courant d'eau froide dite de circulation.

Dans certaines dispositions de condenseur la vapeur circule dans l'intérieur du faisceau tubulaire (c'est l'exception), et l'eau réfrigérante à l'extérieur.

Quel que soit le type de condenseurs employé, comme nous l'avons déjà dit dians la définition, l'avantage des condenseurs est de créer un élément de puissance sensible dans les anciennes machines à pression peu élevée et de permettre une pression élevée de pousser la détente très loin dans les machines à distribution Wollf et en cascade à trois et quatre cylindres avec intronduction dans un seul cylindre, et détente dans tous les autres. Nous verrons plus tard les inconvénients et les mesures que Ton a prises dans la construction des cylindres pour empêcher les refroidissements qui se produisent dans tous les cylindres, et principalement dans celui dit à basse pression qui est en communication directe avec le condenseur. Création des chemises, réchauffement des cylindres par leurs enveloppes.

Pour que la contre-pression sur les pistons diminue le plus vile possible, il est nécessaire de donner un certain volume aux condenseurs. Malgré les dimensions que Ton peut leur donner, en tenant compte de l'emplacement et le mode le plus avantageux pour faciliter la condensation ; cette condensation n'est pas instantanée, il faut toujours un certain temps pour que l'opération s'accomplisse. Par le fait même de l'évacuation de la vapeur au condenseur, évacuation qui est réglée par les fonctions

du tiroir, la pression et la température sont soumises à des variations qui sont accusées par la courbe tracée par un indicateur, et Ton remarque sur cette courbe qu'au moment où Téchappement se produit, une légère augmentation se produit, mais cette augmentation est de courte durée, et Thorizontalité de la ligne qui l'indique prouve que l'équilibre de pression s'établit assez rapidement entre le cylindre et le condenseur en communication. Il n'est pas indispensable pour le bon fonctionnement d'un condenseur que la condensation de la vapeur soit immédiate; ce que Ton cherche surtout à obtenir, c'est une diminution notable de la contre-pression au cylindre en augmentant son volume de celui du condenseur. Lorsque le condenseur a une grande capacité, ce qui était le fait des anciens condenseurs, la diminution de la pression s'accuse par une chute rapide de l'ordonnée qui l'indique; elle est d'abord verticale, puis s'incline légèrement, et ensuite cette pression devient constante pendant la plus grande partie de la course du piston. Sur les premiers navires à hélice, l'insuffisance de la capacité des condenseurs était accusée par un mauvais vide, par la ligne du vide qui n'était pas parallèle à la ligne atmosphérique dite zéro ; l'eau de condensation était chaude, le vide était mauvais, les pompes à air fonctionnaient dans de mauvaises conditions. Ce fait a été constaté sur les premiers transports à hélice. Il est nécessaire dans la construction des condenseurs, en dehors de leur capacité, de tenir compte de la section des tuyaux d'évacuation et de leur direction, il faut que cette section soit la plus grande possible et ne possède pas de coude, et que les jets de l'eau de condensation soient nombreux et bien dirigés, offrant la plus grande superficie à la vapeur arrivante, formant pour ainsi dire plusieurs cloisons liquides que la vapeur devra traverser ou produire une série de jets cylindriques pénétrant la vapeur dans toutes ses parties. L'eau par ellemême étant peu conductrice de la chaleur, ce n'est donc que par une grande division de ces filets, présentant la plus grande surface aux deux fluides qui sont en contact que l'on obtiendra une condensation rapide. La condensation s'opère encore par le contact de la vapeur avec les surfaces extérieures du condenseur et avec celui qu'elle prend avec l'eau qui est tombée à la partie inférieure, mais comme cette eau ne peut être extraite qu'au bout d'un certain temps, sa température de surface augmente et la rend moins efficace pour produire la condensation. Dans certains condenseurs leau d'injection arrive par lames, telle est la disposition Mazeline (ûg. 274). Ces lames, d'après la direction qui leur est donnée par le régulateur d'injection qui consiste en un robinet dit à lanterne, embrassent toute la surface du condenseur en face de l'arrivée de la vapeur.

Dans la distribution du Dupuy-de-Lômc {fig, 278), les lames d'eau

382 MACHINES A VAPEUB MARINES

prennent la forme d'une circonférence complète ; par cette disposition, la condensation est plus prompte et la température du condenseur plus homogène. Avec les condenseurs par surface les mêmes faits relatifs à la condensation se produisent, lorsque le tiroir découvre l'orifice à l'évacuation, la vapeur rencontre d*abord des surfaces refroidies par l'eau de circulation et pendant le temps où la vapeur cessait d'arriver. L'eau de circulation est obtenue par des pompes centrifuges indépendantes, ou par des pompes mues par la machine, ce dernier mode est inférieur.

Le nombre de circuits que fait l'eau de circulation depuis son entrée jusqu'à sa sortie donne lieu à des surprises; il y a, par les remous produits par l'eau, certaine quantité de tubes qui ne sont pas traversés par le courant. Les pompes mues directement par la machine n'étaient pas sans présenter des inconvénients ; car, par suite de fuites des tiroirs, les condenseurs pouvaient s'échauffer pendant l'arrêt de la machine.

La vapeur arrivant en contact avec ces surfaces froides elle se condense d'abord en augmentant toutefois leur température et celle de l'eau de circulation. L'orifice d'évacuation du tiroir se découvrant de plus en plus, la surface réfrigérante ne peut pas absorber assez vite la quantité de calories fournies par la vapeur pour déterminer sa liquéfaction immédiate, la température de condensation augmente un peu et aussi la pression dans le condenseur; mais l'affiuencede la vapeur diminuant et cessant complètement à un moment donné parla fermeture du tiroir, ces surfaces se refroidissent de nouveau et prennent presque la température de l'eau de circulation pour une nouvelle période d'évacuation.

Poids d'eau d'injection nécessaire à la condensation d'un poids donné de vapeur à une température déterminée et pendant un temps donné.

La quantité de calories contenue dans un kilogramme de vapeur sortant de la chaudière est de 650; mais par suite de son parcours et de son étranglement par les registres, cette quantité s'est abaissée et nous la prendrons égale seulement à 630.

Représentons par : T» la température du condenseur;

— — fo celle de l'eau d'injection ;

— — p^ \e poids de vapeur à condenser ;

— — Pk"^ le poids d'eau nécessaire à la condensation. Si nous admettons que pendant l'action du mélange aucune calorie n'a été perdue , la quantité totale de calories introduite dans le condenseur se composera de celle de la vapeur introduite dans le condenseur ou p^ x 630 augmentée de celle de l'eau d'injection ou F^ X f®. Après la condensation on obtiendra en eau. P^K d'eau d'injection introduite plus p^ d'eau de vapeur condensée ou P"* X p^^ à la température T^ au condenseur ou (P^ x jp**) x T'',

cl comme nous l'avons dit, si aucune perte ne s'est produite, les deux quantités de calories renfermées dans les éléments seront égales, et nous aurons l'équation jp^ x 630 + P X <^ = (P x p) T« = PT<> X pT® ; d'où en faisant passer pT® dans le premier membre et P X <^ dans le second, il vient p (630 — T») = P (T** — t9); d'où ,, ,. „ (630 — ï<^) P 630 — T«

1 on tire P = p ^.^^^o ^^ encore — = y,__^ , qui

exprime le rapport entre le poids d'eau d'injection à celui du poids

p de vapeur à condenseur.

P^ 630 — T^ Représentons par P' ce rapport — ç- ; nous aurons P' = -^

de cette égalité on déduit ; lo P' (jo -.p>) = 630 — To ; 2» PT^ — p'^ = 630 — T*» ; 3" PT» + To = 630 + P'^>;

40 TO (1 + P') =630 + F'to ; ^^ ^ p,^ 50 V*y température du condenseur = — p^ — Cette dernière

égalité montre que dans le cas où l'on abaisse la température

T» du condenseur, l'expression j^ T, p» — ^®^^ diminuer dans le

même rapport ; il faut donc que P' et t^ diminuent. Mais si l'on diminue T^ et par suite la pression dans le condenseur, on augmente la pression effective d'autant sur le piston et par conséquent la puissance de la machine. Mais cet avantage ne peut être obtenu qu'en augmentant la quantité d'eau d'injection, et par contre d'augmenter le travail de la pompe à air. De plus, Teau d'injection est amenée à une température plus faible, et comme elle sert à l'alimentation, il faut donc lui communiquer une plus grande quantité de calories pour la vaporiser.

En balançant les avantages et les inconvénients qui résultent de la variation dans l'eau de condensation, on s'est arrêté à une température de 37^ en moyenne dans le condenseur, l'eau d'injection en ayant 15 en moyenne.

pk«

Dans ces conditions le rapport — ^ entre le poids d'injection et

le poids p^ de vapeur à condenseur est compris entre 27 kilogrammes et 28 kilogrammes ; c'est-à-dire que le poids d'eau d'injection est 27 à 28 fois plus grand que celui delà vapeur à condenser; la pression au condenseur étant d'environ 15 centimètres de mercure. Dans les machines actuelles, en estimant la température d'injection à 15® et celle de condensation à 40®, la valeur de

m j ' 1 r in/ 630 — T» 630—40 „^^^ ^

P' donnée par la formule P' = ^^ = __ = 23*«,6

ou 24^ en chiffre rond. Connaissant la vapeur consommée parforce de cheval, il sera facile d'établir la quantité d'eau d'injection nécessaire à une machine d'une puissance déterminée; si cette

quantité est de 14 kilogrammes par heure, il faudra donc 14 x 24 x F. Ce qui permettra de déterminer les dimensions des tuyaux d'injection connaissant la vitesse de Teau d'injection en fonction du vide et de la difiEerencedu niveau entre le condenseur et le niveau extérieur à la mer.