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YAPO&ISATION

soarAce 1

de chauffe

moyen de la balance de la aonpape.

influant pour donner issue à la totalité de U vapeur qui se forme dans la chaudière.

durant

l'expérience,

kilogrammes

par

centimètre carré. /

température de l'eau

dans

le convoi au moment du départ.

machine

kilomèt.

par heure dans chaque expérience.

exposée à l’action du

calorique

rayon-

nant.

exposée à la

chaleur

communi-

cation.

kilogramm.

à peine tiède.

kilomèt.

mètre cube.

mèt. car.

froide.

id.

froide*

id .

id.

froide.

presque froide.

tiède.

id.

très-chaude.

i peine tiède.

très- chaude.

id.

Moyennes. . . .

206 CHAPITRE CIKQl'IÈHE.

Dans ces expériences nous avons fait mention de l’état de température de l’eau dans le convoi , parce que cette circonstance doit favoriser plus ou moins la vaporisation, attendu qu’il est plus facile d’amener au point de l’ébullition de l’eau déjà chaude que d’y amener de l’eau froide. Cependant, comme la température que nous notons dans le convoi n’a lieu qu’au moment du départ , et qu’elle ne peut se conserver telle que pendant une faible partie du trajet , dont la durée est d’une heure et demie à deux heures , elle n’a réellement qu’une influence très-minime dans le résultat , ce que nous pouvons d’ailleurs reconnaître dans les expériences ci-dessus.

Nous avons également noté la pression sous laquelle se formait la vapeur dans chaque expérience. L’eau ne pouvant se vaporiser sous une haute pression qu’en vertu d’une température plus élevée , on a lieu de penser que , toutes circonstances égales d’ailleurs , la machine doit être capable de vaporiser moins d’eau sous une pression plus considérable. Mais , comme on verra plus loin , dans une table que nous donnerons sur le volume et la température de la vapeur , qu’entre les degrés de pression où travaillent constamment ces machines , savoir , entre 50 et 60 lb. de pression effective par pouce carré , la différence de température n’est que de 9 degrés de Fahrenheit, ou si l’on veut 5 degrés du thermomètre centigrade, ce qui ne donne par conséquent que 4 degrés de Fahrenheit, ou 2° ; cen-

tigrades de différence avec la pression moyenne , on doit se convaincre facilement que l’influence de la pression dans la quantité d’eau vaporisée doit être à peu près insensible. D’ailleurs, quand on emploie une pression moins élevée , la vapeur qui se forme sous celte pression occupe plus d’espace , la chaudière se trouve trop petite pour la contenir , et la soupape est par conséquent plus sujette à souffler. Il en résulte que le machiniste , qui se règle sur la soupape , la voyant continuellement souffler , ne pousse pas son feu aussi activement que dans le cas où la soupape est fixée à une plus haute pression. Cette circonstance vient donc en compensation de la première et la dépasse fréquemment.

Aussi, dansles expériences rapportées, ne voyonsnous que la vitesse qui ait un effet constant et bien sensible sur la vaporisation produite.

Cet effet de la vitesse tient à ce que , dans ces machines , la vapeur en sortant des cylindres est jetée dans la cheminée pour y créer un courant artificiel , et agit exactement à la manière d’un soufflet pour attiser le feu. Dans cette action chaque jet de vapeur dans la cheminée représentant une pulsation du soufflet , il devient clair que plus le mouvement de la machine sera rapide , plus il y aura par minute de cylindres de vapeur jetés dans la cheminée , et ainsi plus le feu sera violemment excité.

En examinant les expériences , on trouve effectivement que , plus la vitesse était grande , plus la

vaporisation a été considérable. C’est pourquoi , en cherchant à déterminer la force de vaporisation , il est nécessaire de prendre les machines dans leur vitesse moyenne.

La vitesse de 18 milles ou 35 kilomètres par heure , qui est la moyenne de nos expériences , remplit assez bien cette condition pour les machines de Liverpool. Nous devons donc regarder la vaporisation correspondante , qui a été en pieds cubes de 55'“ “ 4 ,82, ou en mètres cubes de l m "‘,580 par heure , comme étant la vaporisation moyenne convenable aux machines employées.

Toutefois , on voit que quelques-unes de ces machines ont vaporisé jusqu’à 60 ou 62 pieds cubes d’eau par heure ; ce qui fait un pied cube par minute ou une livre d’eau par seconde.

§ 2. De la force de vaporisation par unité de surface de chauffe.

Cependant , comme les diverses machines qui figurent dans les expériences ont des surfaces de chauffe différentes , on ne pourra avoir une détermination précise de la force de vaporisation qu’en rapprochant les effets de vaporisation des dimensions de la surface qui les produit.

C’est l’objet des deux dernières colonnes que nous avons ajoutées au tableau précédent , et qui reproduisent les dimensions des surfaces de chauffe des machines , telles qu’elles ont été données en détail

dans le premier chapitre de cet ouvrage ( chap. I , art. II , § 3 ).

D’après les moyennes de ces deux colonnes , on voit que la vaporisation moyenne dont nous venons de parler a été produite par une surface de chauffe , consistant en 43,12 pieds carrés exposés à l’action du calorique rayonnant , et 288'" %35 exposés à la chaleur communicative. C’est donc à cette étendue de surface vaporisante qu’il faut rapporter l’effet

Si l’on admet , d’après l’expérience rapportée dans le premier chapitre de cet ouvrage ( chap. I , art. II, § 3) , que chaque unité de surface exposée à l’action de la chaleur de communication produit le tiers de l’effet que produirait la même surface exposée à l’action du calorique rayonnant , la surface de chauffe ci-dessus pourra être représentée par 139,24 pieds carrés exposés à l’action immédiate ou rayonnante du feu. Puisque ces 139,24 pieds carrés ont produit en une heure une vaporisation de 55 p ' c “‘,82 , on voit que chaque pied carré a vaporisé un volume d’eau , exprimé en pieds cubes , de 0 pi '“‘,401.

Ainsi, à la vitesse de 18 ’ milles par heure, qui est à peu près la moyenne vitesse de ces machines , chaque pied carré de surface de chauffe , exposé à l’action rayonnante du feu , vaporise par heure un volume d’eau de 0* ‘“‘,401 ou un peu plus que 0,4 de pied cube. C’est l’expression de la force de vaporisation de la machine par unité de surface de

■ ICRIKIS LOCOMOTIVES. H

chauffe. En la multipliant , pour chaque machine , par l’étendue de la surface de chauffe , on aura la force de vaporisation totale de cette machine.

En mesures françaises , la même force de vaporisation , par unité de surface de chauffe par heure, est représentée par un volume d’eau en mètres cubes de 0"‘“‘,122, vaporisé par chaque mètre carré de surface de chauffe , à une vitesse moyenne de 35 kilomètres par heure.

§ 3. De la force de vaporisation effective des machines.

H faut remarquer cependant que , quoique la totalité de cette eau soit transformée en vapeur , il n’y en a réellement qu’une partie qui soit appliquée au jeu du mécanisme. Il suffit , pour se convaincre de ce fait , d’examiner les soupapes de ces machines durant le travail. On les verra constamment émettre une quantité considérable de vapeur , qui , au lieu de se rendre dans les cylindres , s’échappe immédiatement dans l’atmosphère. Cette perte est un défaut qu’il ne serait peut-être pas impossible dé corriger , et* ce serait à coup sûr la meilleure route à suivre pour arriver à une économie de combustible.

Le remplacement qu’on va faire en ce moment , des cylindres actuels de ces machines par d’autres d’un diamètre plus grand , aura du moins l’avantage, dans le cas de charges considérables, d’uti-

liser toute la vapeur produite par la chaudière.

Dans les expériences que nous venons de rapporter , cette perte est non-seulement observable , mais elle est même susceptible d’une certaine évaluation.

Sous le titre , État de la soupape , nous avons inscrit dans le tableau ci-dessus , d’après l’observation dans chaque expérience , le point de départ de la balance de cette soupape , et ensuite son point de soufflement. L’intervalle entre ces deux degrés donne le soulèvement qui avait lieu à la soupape durant l’expérience , soulèvement en vertu duquel se faisait l’échappement de la vapeur. Ainsi , dans la première expérience , la soupape de V ulcan , fixée à 31 comme point de départ à la balance , s’élevait à 32 par le soufflement ; et par conséquent le soulèvement de la soupape était de 1 { degré à la balance. De même pour les autres.

Dans la colonne suivante , nous avons donné la quantité de soulèvement suffisant à la soupape de chacune des machines pour donner issue à la totalité de la vapeur que cette machine peut produire. Ce point a pu être observé déjà dans nos expériences sur la pression. On y a vu que , quelque soin qu’on prenne d’activer le feu , on ne peut jamais faire soulever la soupape au delà d’un certain point , parce qu’alors cette soupape donne issue à toute la vapeur formée. La connaissance précise de ce point était facile à acquérir par l’observation dans les nombreuses expériences que nous al-

312 CHAPITRE CIÏ5QTJIÈSE.

Ions bientôt rapporter sur la vitesse des machines.

Nous avons trouvé , par exemple , que la machine Atlas, courant avec toute sa vitesse et arrêtée tout à coup dans l’instant qu’elle produisait le plus de vapeur , soulevait sa soupape du degré 50 au degré 54 , et que le passage qui résultait de ce soulèvement suffisait pour l’évacuation totale de la vapeur. De même , Leeds , Vulcan et Fury élèvent en même circonstance leur balance de 31 à 36 , Vesta de 20 à 23 ^ , et Firejly de 17 à 20 , les secondes soupapes de ces machines étant d’ailleurs aux points indiqués pour chacune d’elles dans nos expériences sur la pression. Ces degrés de soulèvement dépendent , comme on le pense bien , d’abord de la quantité de vapeur produite par chaque machine et du diamètre de la soupape ; ensuite des dimensions des leviers et de la grandeur des divisions de la balance , qui font qu’un degré à cette balance correspond à un soulèvement plus ou moins grand j et enfin de la seconde soupape , qui peut ellemême donner une issue plus ou moins grande à la vapeur , ou n’en pas donner du tout.

Ces circonstances expliquent la différence qui paraît exister entre les machines. Dans Atlas , la seconde soupape ne donnait pas issue à la vapeur , et la première n’a que 2 pouces de diamètre ; mais les divisions de la balance de cette machine étant très-grandes à cause des proportions du levier , quatre divisions de cette balance donnaient un soulèvement considérable à la soupape et qui suf-

lisait à l’évacuation de la vapeur. Dans Leeds , Vulcan et Fur y , la seconde soupape ne se levait pas dans les pressions que nous avons employées j mais la première soupape que nous considérons ici a 3 pouces de diamètre. Dans Festa , la seconde soupape donnait passage à la vapeur , en même temps que la première ; d’où résulte que 3 tt ,5 de soulèvement à la balance suffisaient à l’évacuation de la vapeur. Enfin, Firejly ne faisait souffler qu’une de ses soupapes 5 mais , dans le moment des expériences, cette machine était en très-mauvais état. L’eau de la chaudière se perdait dans le foyer où elle se vaporisait , et il ne s’amassait réellement que peu de vapeur dans l’intérieur de la chaudière.

L’expérience répétée ayant donc indiqué ces points d’une manière certaine , il devient possible , avec les éléments que nous avons à notre disposition , dévaluer la quantité de vapeur qui s’échappait durant les expériences ci-dessus. Il suffit pour cela de comparer les deux colonnes, dont l’une montre le soulèvement qui avait effectivement lieu , et l’autre le soulèvement qui aurait été suffisant pour l’émission de toute la vapeur. On trouvera ainsi , que le soulèvement qui a eu lieu dans les expériences était , en degrés des balances , de 12 sur 46,5. Il y avait donc un quart de la vapeur qui se trouvait perdue par la soupape ; on pourrait même dire un peu plus , surtout en considérant que la machine Firejly , alors en mauvais état, perdait en outre de la vapeur par les fissures de sa chaudière.

214 CUAPITRE CINQUIÈME.

D’autre part , cette perte de vapeur n’est pas accidentelle. Elle est au contraire inhérente à la construction même de ces machines , et parmi toutes les expériences que nous citerons bientôt gur la vitesse , on n’en verra, pour ainsi dire, pas une où cet effet ne se soit produit) et s’il ne se produit pas , c’est que le feu n’est pas poussé avec toute l’intensité qu’on peut lui donner. Il est donc nécessaire d’établir une distinction entre la force de vaporisation des machines , et ce que nous appellerons leur force de vaporisation effective, c’est-à-dire la partie de ce pouvoir qui est effectivement appliquée à la progression de la machine.

D'après les expériences ci-dessus , de toute la vapeur formée , les trois quarts seulement parviennent dans les cylindres.

Ainsi , la force de vaporisation , par pied carré de surface de chauffe exposée à la chaleur rayonnante, étant en pieds cubes de 0 ,> ‘ '“ i ,401 , la partie effective de celte force , ou la force de vaporisation effective en pieds cubes d’eau vaporisés en une heure par pied carré de surface , est O*" “*,301, savoir , 3 dixièmes de pied cube.

En mesures françaises ,1a force de vaporisation , rapportée de même à l’unité de surface de chauffe , étant O"'"'’, 122 , la force de vaporisation effective , en mètres cubes d’eau vaporisée en une heure par mètre carré de surface de chauffe exposée a. la chaleur rayonnante } est 0“ *“ 4 ,092 f savoir, 9 centièmes de mètre cube.

DE LA VITESSE DES MACHINES. 315

Enfin , en retournant à la moyenne des expériences ci-dessus , la force de vaporisation par heure a été en pieds cubes de 55'" '“‘,82 , ou en mètres cubes de 1"““‘,580 ; ainsi la force de vaporisation effective , prise de même sur la totalité de la surface de chauffe et pour l’ensemble des machines, est de 41'” cub ,S7 , ou 1™ e “ 6 ,185.

ARTICLE V