DE L*ORIFICE DE SORTIE DE LA VAPEUR

ARTICLE IL

De V orifice de sortie de la vapeur dans la

cheminée. '

Nous ayons dit, en* faisant la description de la machine, que la vapeur, après avoir produit son effet dans le cylindre, "est conduite dans là cheminée. Elle y est lancée -en forme de jet par un orifice rétréci, tourné vers le haut , placé au milieu ' du conduit et dont la disposition est représentée figure 5. - ■ • '

A^ chaque jet de vapeur, celle-ci, chassant devant elle la colonne d'air qui remplissait le conduit de la cheminée, laisse derrière elle un vide» Ce vide est nécessairement comblé aussitôt par une masse d'air extérieur, qui se ptécipite au trayefô du foyer pour aller remplir l'espace où le vide a été fait. Aussi à chaque aspiration ainsi produite , voit-on fe combustible que' contient le foyer devenir blanc d'incandescence. •

C'est un effet analogue à celui d'un soufflet qui animerait constamment le feu ; <et le courant artificiel créé dans le foyer par ce moyen est d'une telle efficacité pour l'usage de la jiiachine^ que si la tuyère de sortie se trouve rompue , corrodée ou entrouverte, la machine devient à peu près inutile; ce qui prouve que le courant dû au tirage ordi-^ naire de la cheminée n'est que peu de chose en, comparaison.

^84 GHAPiTRB SIXliMB. '

Oa conçoit que plus Forifice de sortie est rëtrëci^ plus le courant qui s'en échappe est violent et plus il a d'effet pour attiser le feu. Il en résulte par conséquent une plus grande production de vapeur dans le même temps, ou un accroissement de pouvoir dans la machinp. C'est donc un point important à noter dans une machine quand on en donne les effets , puisque si l'on change le diam'ètre de cet orifice , on changera le pouvoir de vaporisation de la chaudière.

Dans les machines qui ont servi aux expériences ci^essus , le diamètre du bout de la tuyère était de 2 ~ pouces à 2 ~ pouces , ce qui est leur mesure ordinaire. Il faut pourtant excepter la machine Leedsy qui avait une tuyère de 2 -^ pouces seulement. Quant à la machine Atlas ^ elle çn avait une de S pouces moins -^ dans toutes les expéciences ^ hors dans celle du 4 août. Dans celle-ci l'orifice de sortie de la vapeur avait été porté à 5 pouces ys 9 dans le dessein d^observer quelle réduction en résulterait dans l'effet d^ la machine. En compa^ rant cette expérience aux autres de la- même machine , la diminution de vitesse parait avpir été à •peu près dans le rapport de i5 à 17. L'effet pro^ duit serait donc dans la proportioi^ inverse des quarrés du diamètre de la tuyère, ou si l'on veut, des aires de l'orifice, c'est-à-dire en raison directe des vitesses de sortie de la vapeur.'

En mesures françaises, l'orifice de sortie de la vapeur dans la cheminée est en général dans toutes

DB l'orifice de SORTIE DE LA VAPEUR. 285

les machiaesde57 à 64 millimètres. Il faut excepter la machine Leeck qui avait une tuyère de 56 mil-^ limètres, et Atlas qui en avait une de 75 milli*mètres^ hors dans les expériences du 4 août , où son diamètre avait été porté à 78 millimètres.

C'est donc à ces dimensions qu'il faut rapporter, comme à L'un des élémens de production ^ la vaporisation effectuée par ces machines.

La dimension généralement adoptée, de 2 '* ^ à 2 '• ï de diamètre pour l'orifice de sortie de la vapeur a été fixée par l'expérience sur le railv^ay. On a cherché à. diminuer l'ouverture autant que possible, sans toutefois arriver au point de mettre matériellement obstacle à la sortie de la vapeur ; c'est-à-dire qu'on a rétréci la tuyère tant qu'on a vu l'efibt s'augmenter, et qu'on s'est arrêté dès qu'on a reconnu qu'il cessait d'y avoir gain de pouv(»r. .

Avec un orifice de sortie de 2 -j- pouces Vie diamètre ou 5 pouces quarrés d'aire , et des cylindres de II pouces de diamètre ou 190 pouces quarrés d^airè totale , c'est-à-dire avec un orifice de sortie qui n'est que le j^ de Taire des cylindres , on voit qu'afin que toute la vapeur puisse sortir par cette issue, il faut que sa vitesse en passant aii travers de Torifice soit 58 fois ce qu'elle est datis lé cylindre.

La vitesse du jet formé dans la cheminée sera donc y pour les dimensions que nous considérons , égale à 38 fois la vitesse du piston , ou si l'on veut, égale à 6 £ fois la Vitesse de la machine , puisque

286 î^fiAPlTaE SIXIEME.

la vitesse -de ces machines est à peu près 6 fois celle du piston^*

Ainsi le pouvoir de ce moyen accessoire sera d au* tant plus grand que la vélocité de la machine sera plus considérable. Si par exemple elle marche h 3o milles par hçure, la vitesse du jet sera 1 95 milles par heure ou aâ6 pieds par seconde ; et comme cette vitesse ne peut être produite par la seule tendance de la vapeur à s'échapper dans l'atmosphère^ il faut à ces grandes vitesses qu'une partie du pouvoir de la machine elle-même soit consommé à expulser la vapeur ,* c'est-^à-dire k souiSler le feu dans le foyer. C'est pourquoi^ ne créant le surplus d'effet que par un sacrifice dans le pouvoir , on devait naturellement arriver à un point où ce qu'on gagnait se trouvait compensé par la déplënse de pouvoir que ce gain nécessitait , et alors on cessait d'obtenir un avantage en poussant . le principe plus loin; C'est ce qui explique le point déterminé plus haut par la pratique^ comme limite de rétrécissement.

ARTICLE III

DE l'avance du tiroir.

%l. De la nature et des^ effets de l'avance du tiroir.

La troisième circonstance dont nous avons à parler est l'avance du tiroir.

JNous avons dit en décrivant les diverses parties

DE lVvANCE du tiROIR. 287

de la machine 9 que c'est le tiroir, qui ouvre et ferme successivement les passages en-dessus et en-* dessous du piston^ de manière à appliquer l'effort de la vapeur alternativement d'un côté et de Tau-^ tre. Si la machine était réglée comme il parait naturel dé le faire, ce tiroir tiendrait le passage ouvert à la vapeur, jusqu'à ce que ce piston fût arrivé au fond du cylindre. En cet instant se ferait le changement. Le premier passage serait fermé , et le passage opposé Serait ouvert. Alors le mouvement du • tiroir accompagnerait exactement celui du. piston. Leurs alter nations seraient stricte*ment simultanées.

Mais il n'en est pas )ainsi ; on a trouvé par expérience que la machine est Susceptible . d'acquérir une plus grande vitesse quand le mouvement dû tiroir précède un peu celui du piston , c'est-à-dire quand il ouvre les passages à la vapeur tin peu avant l'instant nécessaire. Lorsque la machine est ainsi réglée,, on voit que dans le' moment que le piston va commencer une nouvelle course, les passages convenables/âulieu de commencer à s'-ouvrir, le sont déjà d'ujie certaine quantité. C'est cette quantité d'ouverture prématurée qu'on appelle Vai^ance du tiroir, parce qu'elle indique de combien le mouvement du tirbîr précède Celui du piston. En effet, on conçoit que si le ret(5ur du tiroir lest en avance d'un quart dç pouce, par exemple., sur celui du piston, les passages de 1^ vapeur se trouveront ouverts d'un quart de pouce quand

a88 GHAPITIIB SIXIÈME.

le pisUm touchera encore le fond du cylindre.

Qœls sont lés effets de cette disposition d'abord sur la vitesse et ensuite sur la charge ; c'est ce que nous nous proposons d'examiner ici.

On explique ordinairement laccroissement. de vitesse qu'acquiert la machine quand elle a un peu ^awmce de tiroir, en disant que par cette disposition la vapeur se trouve prête à agir sur le piston au moment même que celui-ci commence sa course. Mais il n est pas diiOicile de voir que si cette vapeur agit plus promptement au commencement de la course , eUe est d'autre part .interceptée, plus tôt aussi à la fin de cette course. On ne fait donc ^ sous ce rapport , qu'ajouter d'un côté ce qu'on retranche de l'autre. Ainsi cette explication n'est nullement satisfaisante.

Mais la manière dont nous avons établi le calcul de la vitesse des machines , nous donne immédiatement l'explication de ce fait.

. Si le changement des pass^ages de la vapeur , au lieu de se faire juste à la fin de la course du piston, se fait y nous supposons , dans Tinstant où ce piston est à un pouce du fond , dès' ce moment il cesse d'arriver de la vapeur dans le cylindre. Ed effet, d'uû côté le passage est feriné, et de l'autre il est ouvert /il est vrai; mais le piston qui doit nécessairement achever sa course, tient cette vapeur refoulée dans les conduits, d'où elle ne peut sortir que quand le piston prend sa direction rétrograde. Ainsi sous le rapport de la quantité de