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Quandy=y 7 le logarithme hyperbolique^ =o

et la force est nulle; et quand i — j, est plus

grand que le logarithme hyperbolique de jp, c’est

un désavantage de se servir de la force expansive de la vapeur.

Si l’on veut calculer la quantité de combustible, nommant c la quantité qui convertit un pied cube d’eau capable de faire équilibre à la pression de l’atmosphère, et s la chaleur spécifique de la vapeur, a la chaleur spécifique de l’air et -de la fumée qui s’échappe par la cheminée , et w le combustible nécessaire pour élever d’un degré la température d’un pied cube d’eau. Alors

■»on

= la plus petite quantité de combustible nécessaire pour produire de la vapeur de la force J+e t d’une température t.

Admettons comme donné (*) que c = 8,4 livres de houille de Newcastle, w = 0,0075 liv.

(*) Voyez TredgoM , sur les Principes de Part de chauffer les édifices, j tab. I et II.

s = 0,847, el a = 0,753. Nous avons

= les livres de charbon nécessaires pour produire de la vapeur de la température /.

Nous allons maintenant appliquer ces formules pour déterminer la force d’une machine à haute pression et ce qu’elle dépense. Nous pouvons prendre comme pression de l’atmosphère 3 o pouces anglais ( 0.76 mèt. ) de mercure (*).

Pour déterminer le frottement du piston à vapeur et de sa tige , nous pouvons supposer sans erreur sensible que la totalité de la surface qui frotte est égale à l’aire du cylindre. Et nous savons que ces surfaces ne sauraient être exactement jointes sans laisser d’issue à la vapeur, si elles sont pressées l’tme contre l’autre avec moins de force que la pression de la vapeur; mais comme nous ne connaissons pas avec précision quel excès de pression est nécessaire, nous supposerons que les

(*) Des observations continuées pendant 20 ans, faites à la Société royale, et relevées par M. Howard, donnent pour pression moyenne, à Londres, 29 , 8655 pouces; et le terme moyen des observations de trois ans, faites par M. Daniell, est de 29,881 pouces. ( Voyez Daniell’s Meteorogical Essaya, pag. 266, )

MACHINES I.OCOMOTJV.ES. Il 5

surfaces en contact sont pressées avec une force double de celle de la vapeur. Mais le frottement est à peu près proportionnel à la pression, et dans ce cas-ci, il est à peu près le dixième de cette

pression. Nous aurons = le frottement ;

c’est-à-dire que le frottement du piston à vapeur est la cinquième partie de la pression de la vapeur.

Ou peut ajouter à cette quantité pour excès de

pression dans la chaudière, ce qui donne pour

toute la perte ^ f.

Mais, dans les machines à haute pression, la pression qui s’exerce sur un des côtés du piston est la même que la pressiou atmosphérique ; on

a donc f — 3 o = la résistance à la force

motrice f :0:;1

On a donc, dans le cas où une machine à haute pression agit par la jbrçe expansive de la vapeur,

4 » 7 3 (459-f-O x H üyp-

=la force mécanique d’un pied cube (28,31 litr.) d’eau convertie en vapeur.

Il est évident, par cette équation, qu’il n’y a aucun avantage à employer dans une machine à

I l6 MACHINES LOCOMOTIVES.

haute pression la force expansive de la vapeur, quand la force de la vapeur est moindre que 60 pouces (i 5 a centimètres) de mercure, car alors le logarithme hyperbolique est plus petit

que i .

Quand la machine agit sans employer la force expansive de la vapeur, on a

= la force mécanique d’un pied cube d’eau convertie en vapeur.

Exemple. La force de la vapeur étant supposée de 120 pouces de mercure (de 4 atmosphères), la température correspondante est, suivant M. Philippe Taylor, de 292,8 degrés du thermomètre de Fahrenheit ( 1 1 8®, 9 Réaumur). Ainsi

= i 83 oooo livres élevées^ r,pied (83i8i8 kilog. élevés à 3 o 4 -millimètres).

La quantité de charbon est -,

'il -

s= 9,37 livres de houille (4,26 kilogrammes).

Mais la force d’un cheval est égale à 16000000 livres élevées à un pied (7273727 kilog. élevés à 3o4 millimètres) par journée de travail de huit heures (*).

Mais

. i 83 oooo : 9,37 t: 16000000 : 83.

Ainsi, en employant de la vapeur de la force de 44 i livres par pouce carré de piston au-dessus de la pression atmosphérique (de la force de 3i grammes sur chaque millimètre carré de la surface du piston), on pourra faire un travail équivalent à la journée d’un cheval avec 82 liv. de houille (un peu plus de 37 kilog.).

Mais si le travail de la machine se faisait au moyen de la force expansive de la vapeur, dans ce cas

4873 (459 + 292*, 8) +log hyp. 2 •

= 25ooooo livres (1 i 36 ooo kilogrammes) élevés à 1 pied (3o4 mill.) avec 9,37 livres (4,28 kilog.)

(*) 33ooo X 60 X 8= i5gaoooo livres avoir du poids, représente la force d’un cheval telle qu’on la compte ordinairement pour les machines à vapeur; mais, suivant notre calcul, elle est moindre d’un quart. ( Voye % l» page gg et la note. )

de houille ; et par conséquent 5 g liv. (moins de 27 kilog.) de houille suffiraient pour un travail équivalent à fa journée d’un cheval.

La table I”, à la fin de cet ouvrage , indique la puissance d’un décalitre d’eau convertie en vapeur de différens degrés de force, soit qu’elle soit employée par expansion de manière à produire le maximum d’effet, soit qu’on se serve de toute la vapeur du coup entier de piston. Elle fait' aussi connaître la quantité de combustible consommée dans les deux . cas. Au moyen de cette table, il sera facile de s’assurer de la quantité de charbon équivalente à la journée de travail d’un cheval.

Cependant ces résultats, ne sont applicables qu’aux machines qui ne changent pas de place ^ et en les faisant servir pour une machine locomotive, il faut, si l’on veut les rendre directement comparables avec la force d’un cheval , en déduire la force employée pour mouvoir le, poids de la machine même. Ainsi, en supposant qu’on ait trouvé par la méthode précédente la quantité de charbon qui répond à la journée de travail d’un cheval, cette quantité, multipliée par le poids du train de chariots conduits par la machine, et divisée par ce poids moins le poids de la machine et du chariot qui la porte, donnera le

31ACHINKS locomotives. np

poids du charbon qui, pour une machine locomotive, équivaut à la journée de travail d’un cheval.

Supposons qu’un train de chariots pèse h3 tonneaux métriques, que la machine qui le conduit pèse avec son appareil 8 tonneaux métriques , et qu’on ait trouvé qu’il faut 3^ kilogrammes de charbon pour le travail d’une machine stationnaire équivalent à la journée d’un cheval, alors

= 4 *>55 kilogrammes, pour la quantité

de charbon nécessaire au même travail avec une machine locomotive.

Les partisans des machines à haute pression croiront peut-être que cette perte d’effet sera compensée par l’emploi qu’on fera du surcroît de vapeur pour chauffer l’eau de la chaudière; cela pourrait être, car, avec un appareil bien proportionné, ou économiserait environ 5 kilogrammes de charbon sur 4?- kilog. La meilleure méthode serait de faire passer la vapeur surabondante par des tuyaux ayant beaucoup de surface, jusqu’au réservoir qui sert pour entretenir la chaudière, et qui, dans tous les cas, devrait être placé sur le chariot de la machine à vapeur; et après avoir quitté les tuyaux en traversant le réservoir, la vapeur devrait passer dans de petits

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tuyaux de métal * ou des caisses formées de manière à présenter le plus de surface possible à 1 air (*). La vapeur condensée dans ces tuyaux descendrait dans le réservoir, et la partie non condensée dans son passage par les tuyaux, irait sortir par la cheminee, où elle aiderait le tirage.

Mais nous croyons que tout ce qu’on pourra ménager de cette manière ne fera qu’équivaloir à la perte de chaleur qui se fait à la chaudière ,lors meme qu’elle est bien garantie et conduite avec le plus grand soin. Car il est difficile de yégler la surface sur laquelle la chaleur doit agir, et le tirage doit être trop faible pour produire de la vapeur à haute pression. Sans doute si l’emploi de ces machines devient plus général, on finira par trouver qu’il y a de l’avantage à y adapter un soufllet, et qu’on se servira de ce moyen.

D’autres causes de perte d’effet peuvent augmenter de 3o pour cent les quantités que nous avons établies, et porter à 54 kilogrammes la

(*) La quantité de surface qui peut condenser une quantité donnée d’eau, peut se calculer aisément par les règles données dans l’ouvrage de Tredgold , sur les Principes du chauffage et de la ventilation des édifices , etc. , dont la traduction se trouve cher Bachelier, libraire, quai des Augustins, n° 55, à Paris.

houille équivalente à la journée de travail d’un cheval , pour la macliine locomotive la plus parfaite que l’on pourra vraisemblablement inventer.

Les machines qui servent sur les chemins en fer de Newcastle consomment, terme moyen, au moins deux fois 54 kilogrammes pour faire le même travail.

Maximum d effet utile dans les machines à vapeur.

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Nous avons maintenant à rechercher le maximum de puissance comme dépendant de la construction de la machine ; car chaque machine en particulier doit avoir sa force correspondante au maximum d’effet. Si le piston dépassait une certaine vitesse , il est évident que la chaudière ne pourrait pas fournir la quantité de vapeur nécessaire. La même chose arriverait si les passages pour la vapeur étaient plus petits que ne le demanderait la force de la chaudière. Mais il est évident que la vapeur doit être capable de suivre le piston lorsqu’il joue avec sa plus grande vitesse, ce qui détermine un des points les plus importans pour établir sur des principes théoriques leurs proportions mutuelles. Nous al-