DONNÉES GÉNÉRALES SUR LES SOUFFLERIES

Rien que le jeu d'une soufflerie soit en dehors de notre sujet principal , il nous semble nécessaire d'en exposer les principes, puisque le moteur ne peut être déterminé lui-même qu'en étudiant les effets du cylindre soufflant qu'il commande.

L'ensemble des fonctions d'une machine soufflante se résume à prendre dans l'atmosphère uu certain volume d'air et à le refouler au foyer par une conduite dont l'extrémité se termine par une buse conique par laquelle cet air s'échappe avec une grande vitesse.

Si l'on se reporte aux notions (t. i*% p. 55 et suiv.) relatives à l'écoulement d'un fluide dans ces conditions, on verra que cet écoulement ne peut avoir lieu que sous l'influence d'une pression à l'origine de la conduite, pression qui en mesure en effet la vitesse, mais avec une modification quf résulte des dimensions, diamètres et développement de la conduite que le fluide parcourt.

Suivant les dispositions de tout l'appareil soufflant, l'air, poussé dans le cylindre avec la vitesse même -du piston, est refoulé dans une conduite où il est forcé d'y prendre une vitesse accrue dans le rapport inverse des sections du cylindre et de cette conduite; celle-ci présentant à la sortie un orifice rétréci, l'air, dont le volume refoulé ne pourrait se réduire que par une cause accidentelle, prend , en s'échappant, une vitesse encore plus grande, que Ton peut regarder comme théoriquement égale à celle moyenne du piâtpn moteur multipliée par le rapport inverse des sections de ce pistou et de la buse d'échappement.

Cette vitesse d'échappement ou d'écoulement répond , en résumé,' à celle qui résulterait d'un réservoir rempli d'un fluide de même densité et d'une hauteur suffisante,' que les notions rappelées précédemment permettront d'évaluer. Or ce réservoir initial de pression (qui existe du reste sur la conduite et fonctionne comme régulateur) est remplacé ici par l'action mécanique du piston soufflant, lequel ressent en effet, comme résistance, cette pi*ession que posséderait un réservoir capable du même effet final que lui.

Ainsi le travail absorbé par le piston soufflant n'est autre chose que le produit de sa section par la pression que le mouvement communiqué à l'air détermine, et du chemin qu'il parcourt.

Soit encore, comme expression de ce travail, le volume d'air débité à la pression qui résulte de sa vitesse d'écoulement.

JiU MOTEURS A VAPEUR.

Il n'est question ici que du travail absorbé utiioment^ car il est des pertes de tonte nature qui augmentent ce travail et dont il faut spécialement s'occuper.

D'abord les dimensions de la conduite même concourent à modifier la relation qni existe entre la vitesse d*écoulenient et la pression réactive à laquelle elle donne lieu (t. P% p. 63); ainsi il peut arriver qu'avec les mêmes condttioiis principales, comme vitesse d'écoulement obtenue, diamètre et vitesse du piston, ce dernier ait h surmonter des résistances différentes, suivant les proportions et dispositions de la conduite. Ensuite il y aies fuites inévitables, les frottements des orgaues mécaniques, etc.

En somme, les principaux éléments qui concourent à la détermination d'une soufflerie sont les suivants :

Q le volume d'air à fournir par 1', exprimé en mètres cubes;

k la pression de l'air déduite de la vitesse à l'échappement, et exprimée en

hauteur de mercure, en mètres ; H la pression par mètre carré du piston, déduite de celle h el des conditions

du parcours de Tair, égalemeiU en mètres de mercure ; V la vitesse par seconde.

Ces éléments nécessitent chacun un examen particulier pour lequel nous allons entrer dans quelques détails.

Volume d'air. — D'après MM« Flachat, Barrault et Petiet, on détermine le volume que le piston soufflant doit engendrer en augmentant le volume d'air, qu'il est appelé à fournir, de sa dilatation entre 0 et 20 degrés pris comme température moyenne de l'élc, plus 1/4 ou 1/5 pour les diverses pertes.

On sait que le coefficient de dilatation de l'air égale 0,00367, c'est-à-dire qu'il augmente de celte fraction de son volume par chaque degré d'élévation de température, et sous la pression atmosphérique hormale de 0,76. Par conséquent, si une machine soufflante doit fournir un volume Q d'air estimé à 0 température, pour en obtenir la même quantité en poids, alors que la température sera plus élevée, qu'elle sera devenue t, et que l'air aura subi une dilatation correspondante, il faut que le volume engendré par le piston soit plus grand que Q el égal à ce volume ainsi accru, plus, comme on l'a dit, les pertes accidentelles.

Par l'effet de dilatation, le volume primitif devient :

Le volume engendré par le piston égale, d'après cela, en comptant 25 p. 100 pour les pertes :

Exemple : Si le volume d'air h fournir par minute égale 15 mètres, réduit à 0 température, quel sera celui que devra engendrer le piston soufflant pour obtenir le même poids d'air pris à 20 degrés, les pertes divei'ses comptées ?

SOUFFLERIES A VAPEUR. 418

Oo trouve :

Remarqvkô. — Si, comAie cela peut ayoir lieu dans notre climat, ces limites de températures sont admises constamment, le faeteur du volume pi^nd la valeur fixe suivante :

i + 0,00367 X »» ^ l.«Mâ; Uoù. Q' ^ 1.48180.

» 1 9^ir'*'^»^m^m^r-^^^mm

Mais, d'une manière générale , le coefficient 0;00367 ( sera pris en plus ou en moins, suivant que la température moyenne de Yàir est supérieure ou inférieure i léro. Il peut arriver, d'ailleurs, qu'on emploie de Tair chaud.

Ainsi on posera 1 + 0|00367 ( ou i •— 0,00367 1, suivant Tune ou l'autre ^le ces circonstances.

Phession de l'air. — Les ingénieurs spéciaux enseignent que les conduits d'air doivent être proportionnés de façon à ce que les pressions H et /i, mesurées près du cylindre et à l'échappement, ne diffèrent pas plus de 5 centièmes; soit :

H^A*:0,Û5H; d'où. H ^ ^.

Par conséquent, si la réglementation de la soufflerie conduit à une pression, h Féchappement, /» = 0"18 en hauteur de mercure, la disposilion des conduits devra être telle que la pression sur le piston ne dépasse pas :

C'est à l'aide de cette pression que la force absorbée imr la soufflerie dpit être évalu^^ •

Tiuuit w Msrmv stuFFUKT. ^ Les données précédeules permettent 4e délarioîner les proportions 4h cylindre 3aQfflaot pour un volm^e d*air douoé h faurMÎr» et la force absorbée correspondante.

Appelant

< Q' le volume engendré par le piston par minute ;

D je diamètre du piston ;

C saccmrse;

N le nombre^e coups simples par minute,

ce volume a pour valeur :

Se rappelant que la pression id*«ne cûiMm il^ jnercure de 1 métré 4e bau-

4i6 MOTEURS A VAPEUR.

tear égale 13898 kilogrammes par mèlre carré, celle P sur le piston égale :

JjB quantité de travail correspondante peut être exprimée par le produit PV, dans lequel Y est la vitesse moyenne du piston. On fait* remarquer à cet égard que la pression sur le piston ne serait pas constante s'il n'existait pas le régulateur dont il a été question ci-dessus. Mais l'application de cet appareil étant admise, il est possible, pour le calcul pratique du travail , de considérer la pression sur le piston comme fixe.

On a, pour celte vitesse moyenne :