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MACHINES A VAPEUR.

MACHINES A VAPEUR.

diqucr les perfectionnements qu’une connaissance pluscomplète de la manière de sc comporter de la vapeurpermettait d’apporter à la théorie mécanique généra-lement reçue. Nous reviendrons ici sur quelques pointsde cette question.

Volume de la vapeur saturée. — Le point de départdu mode de calcul dont nous voulons parler étant levolume delà vapeur saturée aux diverses températures,sa détermination exacte est tout à fait nécessaire, etpourtant on ne possède guère jusqu’ici que des déter-minations théoriques fondées sur des principes décou-verts pour les gaz permanents et dont l’applieatiôn auxvapeurs saturées est fort contestable. Il n’y a pas d'a-nalogie évidente entre les dilatations des gaz permanentset les volumes de vapeurs saturées qui se forment àdiverses températures. Une intéressante série d’expé-riences de M. Ilirn fournit nue première approximation«le l’erreur que l’on commet en calculant le poids de lavapeur saturée par la combinaison de la loi de Mariotteavec celle de Gay-Lussac, lois qui n’ont été établiesque pour les gaz permanents.

Il a fait ces expériences en recevant la vapeur sor-tant d’une chaudière dans une capacité métallique d’unvolume déterminé et la condensant dans un vase con-tenant de l’eau, en ouvrant un robinet qui fait commu-niquer la vapeur avec lui. En multipliant un certainnombre de fois cette opération, le poids de l’eau con-densée devient notable.

La grande difliculté de ces expériences consiste àempêcher les condensations accidentelles de la vapeurà son entrée dans le premier vase et les entraînementsd’eau de la chaudière. M. Ilirn a opéré de deux ma-nières pour éviter ces inconvénients.

La première consiste à envelopper la capacité quirenferme la vapeur dans une enveloppe également encommunication avec la chaudière et qui laisse perdrede la vapeur par un petit orifice. L’égalité de tempé-rature résulte bientôt do ce mouvement de la vapeur.La seconde consiste à plonger la capacité qui renfermede la vapeur dans un bain d’huile à la température decette vapeur, d’où résulte l’impossibilité d’un refroi-dissement et la vaporisation de l’eau qui pourrait pro-venir de la chaudière.

Les résultats étaient très-réguliers avec ce dernierappareil.

On peut reprocher à cette méthode la difficulté detenir compte du poids de la vapeur qui reste à I ntm.dans la capacité, lors de la condensation, parce que,résultant d’une détente, elle doit renfermer do l’eau àl’état vésiculaire, cause d’erreur assez faible, l’eau quireste dans la capacité n’est qu’une petite fraction duvolume total, rendant seulement un peu trop forts lesvolumes. Une bien plus grande cause d’erreur propreau premier appareil, c’était que la vapeur n’y était pasdesséchée par un échaufïement additionnel, et qu’il yavait entraînement d’eau à l’état vésiculaire, ce qui,exagérant la quantité d’eau, conduisait à des volumestrop faibles. Voici les chiffres qu’il a obtenus :

1° Le premier appareil a donné les volumes sui-vants pour la vapeur saturée aux diverses pressions :

VOLUMES PAR RAPPORT A I.’cAU

Prenions.

Observes.

Calculés pur U méthodeordinaire.

2 atm. 1/2

(il 8,7

731

3 — 3/i

43 i, 5

1)06

4 - 1/i

37 i, —

451

Le second a donné :Pressions .

Volume.

Volume tabulaire.

4 ath. 1/i

422

451

5 —

333

388, 2

Ce chiffre 336 a été déduit de

six expériences eon-

cordantes, variant très-peu entre elles, mC*me quandon surchauffait de 4° à 20° au-dessus du point de satu-ration, et qu’aucune partie d’eau liquide ne pouvaitsubsister.

Admettant ces chiffres plus faibles que les premierscomme plus exacts, d’après l’observation déjà faite,nous établirons la table suivante, pouvant se concluredes expériences de M. Ilirn :

Vat.ki

•n r»E l’V

Yolame pjr

Volume d'aprOs

d'apres us

uVcs

Pression de la Tapeur.

rapport à l'eau

les tables.

tables.

l'eipèrienre.

1 atm

1USU

■1689

1689

4 089

2 __

817

891

1782

1691

2 _

1/2

683

7 26

1815

1710

3 —

j Vf

614

1842

1728

3 —

1/2

407

533

■1865

1741

4 —

438

471

1886

1754

4 —

1/2

391

423

1901

1750

3 —

335

38 i

1920

1775

C’est

une diminution

qui varie

de 3 à

10 p. 100 ii

mesure qne la

pression s

élève et dont il importe beau-

coup de

tenir

compte dans le calcul des

effets de la

machine à vapeur.

J’ai rapporté, dans les deux dernières colonnes dutableau précédent, les valeurs du produit PY du nom-bre d’atmosphères de pression par le volume du kilo-gramme de vapeur. On voit qu'il varie rapidementavec les volumes tabulaires et bien moins rapidementavec ceux déterminés par M. Ilirn, qu’il permet demettre en rapport mutuel* car il doit croître d’une ma-nière continue, avec une lenteur proportionnée à cellede l’accroissement des chaleurs latentes qui correspon-dent à la totalité du travail que la chaleur de la vapeurpeut produire.

Expression du travail produit. — Nous avons cher-ché à introduire dans la formule qui donne l’expres-sion du travail de la machine à vapeur la correctionqu’exige la nouvelle théorie de la chaleur, c’est-à-dire ladisparition de la chaleur, sa consommation en propor-tion du travail produit. La forme que nous avons adop-tée, dans notre premier article, introduisant une correc-tion proportionnelle à chaque accroissement de volumede la vapeur d’une quantité égale à son volume primi-tif, n’est admissible que pour des détentes peu étendues ;il est évidemment défectueux d’admettre la même cor-rection pour un volume passant dé 20 à 21 fois levolume primitif, ou de 1 à 2. La loi de Mariotte, consi-dérée comme loi approchée des pressions, et dont onpart pour obtenir la formule qui donne le travail à l’aidodu logarithme du rapport des volumes, indique, en yréfléchissant, que la correction doit varier en raison decette loi pour tenir compte de la chaleur consomméepar la détente. Des calculs donnés à l’article calokiu, ilrésulte que chaque doublement de volume entraîne ap-proximativement la condensation de 1 2 p. 100 de la va-peur, c’est-à-dire que pour les volumes 2, 4, 8,16, 32, ona une précipitation d’une proportion de vapeur égale à0, l 2, 0,24, 0,36, 0, 18, 0,60 du volume primitif, quandon ne la réchauffe pas extérieurement. Ce sont là lesquantités de vapeur dont on évalue à tort le travaildans la formule admise habituellement pour calculer letravail de la vapeur. Comme toutefois ces quantités sontcelles qui correspondent à la condensation totale à lafin de chaque détente, c’est approximativement la moi-tié seulement de la quantité condensée que l’on peutconsidérer comme n’ayant pas agi pendant la totalitéde la course, ce qui ne peut s’admettre que pour lesdétentes toujours assez limitées de la pratique.

En introduisant cette correction dans la formule déjàobtenue (qui devrait être modifiée en raison de la mau-vaise détermination de volume de vapeur qui y entre),