DISPOSITION DES CONDENSEURS PAR SURFACE

Les- condenseurs à surface actuellement employés dans la marine, ont généralement la forme extérieure cylindrique, formés par un travail de chaudronnerie et fermés à leurs extrémités par des fonds plats ou emboutis fixés par des boulons, ou ils ont une forme parallélipipédique, et dans ce cas, ils sont en fonte ; les formes tiennent à la disposition des machines ; ils sont généralement placés horizontalement ; bien que la position verticale ou inclinée serait plus favorable à la rapidité de la condensation. Autrefois la vapeur circulait dans les tubes et l'eau réfrigérante était extérieure ; maintenant et d'une façon générale la vapeur enveloppe les tubes et l'eau réfrigérante circule dans Tintérieur de ces tubes.

Les avantages attribués au premier système, consistait au nettoyage facile des tubes ; on pouvait les ramoner comme les tubes des chaudières, le rayonnement du condenseur pouvait être diminué, l'eau de circulation étant toujours à une très faible température ; les vases et autres corps pouvaient être recueillis à la partie inférieure; mais cette disposition avait pour inconvénient la mauvaise circulation de l'eau réfrigérante et surtout lorsqu'elle était produite par une pompe conduite par la machine ; ce qui donnait lieu à une mauvaise utilisation de la surface réfrigérante. Aussi, en est-on revenu à la circulation intérieure dans les tubes. La marine militaire d'Angleterre a conservé la première disposition ; on pouvait encore ajouter comme avantage une surface extérieure réfrigérante plus grande.

Les tubes sont en laiton ou en cuivre rouge étamé pour les préserver de l'oxydation occasionnée par les acides gras; souvent dans un faisceau tubulaire on trouve des tubes piqués et perforés quand ils sont en laiton ; leur épaisseur varie entre 1 millimètre et demi et 2 millimètres, et leur longueur de 1 à 4 mètres ; avec cette dernière longueur ils peuvent fléchir, et par cette flexion

DESCRIPTION DBS KAGHINES 395

se fèler dans le sens de leur longueur, on en a souvent trouvé avariés de cette façon, et pour éviter cet inconvénient ils sont soutenus par une cloison verticale; leur diamètre extérieur varie entre 16 milimètres et 20 millimètres; mais généralement il est de 20 millimètres. La longueur est le plus souvent de deux mètres ; elle est du reste liée à l'emplacement et à la disposition de l'appareil moteur.

Les plaques de tête des condenseurs sont en bronze fixées par des collerettes et des boulons ou des vis au condenseur; les trous dans les plaques de tête sont percés à un diamètre légèrement supérieur à celui des tubes de façon à ce que leur démontage soit facile ; dans l'épaisseur de la plaque de tète on ménage une boîte à garniture, on taraude cette boîte afin d'y visser un presse-étoupe annulaire en bronze ; on serre ce presse-étoupe à l'aide d'une clef portant un téton cylindrique s'emboîtant dans l'intérieur du tube et deux ailerons s'engageant dans deux adents rectangulaires pratiqués sur la hauteur de l'écrou ; leur vissage et dévissage est très facile ; la garniture des presse-étoupe peut consister en un fil de coton trempé dans de l'huile d'olive et faisant trois ou quatre tours dans le sens de la hauteur autour du tube : ce fil a une largeur à remplir l'espace annulaire, on Tintroduit dans la boîte à étoupe à l'aide d'un petit matoir en bois et à la main ; on fait cette opération en même temps à chaque extrémité du même tube, on serre fortement à la main les deux presseétoupe à la fois ; les tubes dépassant de peu les plaques de tête, ces écrous sont légèrement rétrécis par un mandrin à leur extrémité extérieure afin que le tube ne puisse pas glisser et se désemparer des plaques de tête ; la garniture du presse-étoupe peut consister en rondelles en papier découpées à l'emporte-pièce et serrées par le presse-étoupe. ou consister en bouts cylindriques formant la garniture complète de la boîte et appuyés par Técrou. Ces garnitures en papier ont une durée très grande et produisent une étanchéité parfaite. Les figures 304,305,306,307 représentent les différents systèmes de fixation décrits. Ces dispositions d'emmanchement permettent aux tubes de se dilater librement. L'eau devant faire plusieurs circuits, il faut que la section tubulaire correspondant à chaque circuit soit suffisante pour le passage de l'eau de circulation et que l'espace libre du condenseur soit tel que la vapeur puisse facilement s'y loger. Les dimensions des prises d'eau réfrigérantes étant limitées par des considérations d'un ordre difi'érent de celui qu'il conviendrait de donner à la section la plus convenable pour mieux utiliser la surface réfrigérante ; on est tenu d'obliger cette eau à faire deux ou trois circuits, et de fractionner, comme nous venons de le dire, le faisceau tubulaire en trois. La section des prises d'eau et celle des tuyaux d'aspiration n'est que le 1/6 ou le 1/7 de la section totale

UACHINBS A YÀPSUR MARINES

du faisceau tubulaire. Or» avec une pareille disposition, il arrive forcément que l'eau réfrigérante reste à peu près stationnaire dans une certaine partie des espaces libres laissés par la division du faisceau tubulaire en deux ou trois circuits et ne produit qu'un effet très inférieur de condensation à celui qu'il devrait produire dans de bonnes conditions.

Si au lieu de prendre un récipient à trois circuits on prenait simplement un réservoir ayant un orifice d'entrée et de sortie opposés l'un à l'autre, d'après les faits rendus palpables par la pratique, on remarque que ce courant d'eau suit la diagonale passant par les deux orifices (fig. 268) et qu'en dehors de cette veine mobile, il n'existe plus qu'un tournoiement d'eau dans les autres parties (fig. 269, 270, 271). Quand on force cette circulation à exister dans un nombre de tubes plus restreint, en plaçant des cloison s pour l'obliger à revenir sur ses pas, comme la flamme dans les chaudières à retour de flammes, le même tournoiement existe toujours de chaque côté de la veine diagonale, bien que diminué. Il est donc très difficile de compter a priori sur le résultai

icrèti

Fig. 268.

Fig. 269.

Fig. 270.

Fig. 271.

théorique du condenseur. L'eau éprouve, à chaque instant de son parcours, des pertes de force vive occasionnées par son frottement et par le changement de direction qu'elle subit. Pour lui continuer la vitesse nécessaire, il faut donc qu'il existe des pressions différentes d'un point à un autre de la masse liquide et ces différences s'observent non seulement quand on compare les deux extrémités d'un même groupe (deux circuits en communication), mais encore s'il s'agit simplement d'un des compartiments situés à l'entrée ou à la sortie.

Ainsi (fig. 271), la pression moyenne de la boîte A doit être plus forte que celle de B, celle de B plus forte que celle de C, el en outre, dans la boite A elle-même, la pression doit diminuer à mesure que l'on s'éloigne du point d'aboutissement du tuyau d'arrivée. Il suit de là que l'eau doit circuler rapidement dans les

tubes siiuéâ en regard de Tarrivée en a, diminuer dans ceux qui s'en écartent et rester stagnante en b. Cet inconvénient n'est pas le seul; car, d'un circuit à un autre, l'eau changeant de direction perd presque complètement sa vitesse primitive pour en reprendre une autre en sens contraire et nécessite un surcroît de travail pour en reprendre une autre en sens contraire. Pour exprimer approximativement cette augmentation de travail due aux diaphragmes, supposons que la circulation se fasse également bien dans les n parcours, et désignons parpop^ PtPn les pressions existant dans les boîtes ABC. L'eau devant changer complètement de direction en passant de A en B et de B en G, la richesse qu'elle possède en quittant A doit être sensiblement diminuée avant de circuler dans B, il faut donc lui restituer cette vitesse par la différence des pressions existant d'une boîte à l'autre ; de sorte que la pression Pi~-Pa> P^ï* exemple, représente exactement la force nécessaire pour imprimer à l'eau sa vitesse et lui faire parcourir les groupes correspondants.

Gomme tous les groupes ont la même section et même longueur, on doit avoir : Po "- Pi = Pi "- Pi = P»-i ~ P et par suite Pg — Pn =^n (po — pj. Or, la résistance due au frottement par la

circulation dans un tuyau est donnée par l'expression ?{ 17 «*),

dans laquelle v est la vitesse, L la longueur et D le diamètre et par un coefficient vient q. D'autre part la hauteur de chute, qui donnerait à l'eau la vitesse v est aussi donnée par h = --— f faisant la somme de ces deux résistances, il vient de p©— Pi ; ilviendra :

Po-Pi = v*{-^ + q-^)

et par suite :

pour avoir le travail exprimé , il suffira de multiplier cette expression par P kilogrammes d'eau de circulation ou :

(po-p.)=P»t)»(^+5^)

Mais le poids P d'eau = vitesse v multipliée par la section $, d'où t; = — et en remplaçant v par sa valeur en fonction de P et

de». nvientT = «Px^ ^— + q -j=u -^ (^ +q ^^ Si au lieu de diviser le faisceau en n circuits, on pouvait partager

l'eau également entre tous les tubes, ce qui ramènerait la vitesse à — , en la faisant passer par une section ns, on n'aurait qu'à dépenser -j-5- f -5 — \-q—~\; divisant le deuxième travail par le

premier, on trouve | — y pour rapport (cette expression s'obtient

par la division d'une fraction par une fraction).

La circulation s'obtient soit directement comme sur les torpilleurs, soit par une pompe conduite par la machine, comme sur le cuirassé Richelieu, ou par des moteurs spéciaux indépendants actionnant des turbines système Nœut et Dumont. L'emploi de la machine est certainement plus économique que celui d'un moteur auxiliaire, au point de vue de la dépense de vapeur; de plus, il est plus simple comme installation, et par conséquent plus facile à surveiller; il n'exige pas de dépense de graissage et pour ainsi dire pas d'entretien ; sa vitesse est celle de la machine, par conséquent très faible par rapport à celle du moteur auxiliaire ; sa surveillance est comprise dans celle de l'appareil moteur ; il n'en est pas de même du moteur spécial qui exige une surveillance spéciale et continue. Mais malgré les inconvénients que nous venons de signaler, il a des avantages précieux : celui de pouvoir à volonté varier sa vitesse pour fournir la quantité d'eau de circulation nécessaire à la condensation de la vapeur de la machine sous différentes allures ; ce qui n'est pas possible lorsque la pompe est conduite par la machine motrice. Le poids de vapeur à condenser n'est pas directement proportionnel au nombre de tours ; par conséquent quand la machine exige, à toute puissance, toute l'eau de circulation pour obtenir une condensation à 40<>; quand elle ne marche qu'à demi-vitesse, elle ne dépensera que le 4/8 de vapeur environ, puisque le travail croît comme le cube des vitesses; Teau de circulation sera donc trop abondante et par conséquent la température de l'eau de condensation trop basse ; de plus lorsque la machine conduit la pompe, le mouvement alternatif de celle-ci a une vitesse très variable pendant la course de son piston, elle agit par saccade malgré l'emploi des réservoirs d'air et des petites soupapes atmosphériques placées aux extrémités de son cylindre; par ces petites soupapes, il s'introduit pendant l'opération une certaine quantité d'air qui forme un matelas élastique à chaque fin de course du piston : la quantité d'eau refoulée étant variable, jagissant presque par choc, elle fatigue les plaques de tète et les coquilles des condenseurs ; elle ébranle les tubes dont quelquesuns glissent de leur emmanchement. Par suite de l'irrégularité de la pompe, les clapets fatiguent, ils peuvent se déchirer et être entraînés dans les coquilles et s'appliquer par l'effort du courant contre l'entrée des tubes, ce qui en diminue la section libre. Dans

un slopage, si les tiroirs ne sont pas étanches, les condenseurs s'échauffent; on est alors obligé d'établir une circulation à part qui s'opère par la différence des températures entre les diverses hauteurs de l'eau dans le condenseur; cette eau que l'on règle par un petit robinet tombe à la cale. Si les condenseurs s'échaufïent par trop, malgré ce moyen, on est obligé de fermer les soupapes d'arrêt, inconvénient grave, ou de faire quelques tours en avant et en M, pour renouveler l'eau des coquilles. Et enfin dans un stopage assez prolongé, on ne peut pas profiter de la vapeur en excès, en la condensant, si on avait une circulation indépendante, il faut donc compenser cette perte par l'introduction d'eau salée dans les chaudières.

Les moteurs spéciaux qui actionnent les pompes de circulation, malgré les inconvénients qu'ils présentent remplissent le but proposé : température constante d'eau de circulation, travail régulier, condensation de la vapeur en excès pendant un stopage : ces pompes sont représentées par les figures 314, 315, 317 (p. 430, 437).

Dans les nouveaux appareils puissants, il arrive fréquemment que les moteurs auxiliaires conduisent également les pompes à ain