CHAUDIERE A VAPEUR.
CHAUDIERE A VAPEUR.
Lu forme et les dimensions d'une chaudière étant dé-terminées, on découpe les feuilles de tôle en parties degrandeur convenable, et on les assemble au moyen derivets appliqués à chaud, comme nous le décrirons àl’article chaudroxnerik.
L’épaisseur à donner aux parois de la chaudière varieavec sa forme, ses dimensions, la ténacité du métal em-ployé et la pression effective de la vapeur, c’est-à-direl’excès de la pression intérieure de la vapeur sur la pres-sion atmosphérique extérieure. Prenons d’abord unechaudière cylindrique, et cherchons la force qui tend àdéterminer la rupture suivant une des génératrices.Soit P la pression effective sur l’élément de surface etqui lui est normale ; la chaudière formant un ensembleque l’on doit regarder comme rigide et invariable deforme, la force qui tendra à déterminer la rupture dela chaudière suivant le plan G G’ (fïg. 41 9) sera égale,pour un élément de surface t incliné d’un angle a surce plan, à P = cos. a ou P multiplié par la projectionde rélément ; sur ce plan ; et la somme de toutesces composantes sera P X D,D étant le diamètrede la chaudière; soit e , l’épaisseur de la tôle, et tsa résistance à la rupture ou sa ténacité, il faudra„ P.D
que l’on ait et > P.D d où e > —— pour qu’il n’y aitpas rupture, e , étantl’épaisseur de la tôleen millimètres, d, lediamètre de la chau-dière en mètres, n, lapression intérieure dela vapeur exprimée enatmosphères, n — Isera la pression effec-tivc, et les règlementsd'administration pres-crivent de détermi-ner e , par la for-mule :
e — 1,8d 'n —1 )-f-3.
Lorsque les chaudières offrent des parois planes, cesparois doivent présenter une résistance beaucoup plusconsidérable que dans le cas des chaudières cylindri-ques terminées par des calottes sphériques ; on doitalors donner à la tôle qui les compose une épaisseur plusconsidérable, et la renforcer en outre par des armaturessuffisantes qui l’empêchent de sc déformer. Si ces chau-dières sont employées à basse pression, c'est-à-dire quela tension intérieure de la vapeur ne doive pas y dépas-ser une atmosphère et demie, ces chaudières sont exemp-tées de l’épreuve à la pompe de pression exigée par lesrèglements, mais elles doivent être munies de soupapesdites atmosphériques, parce quelles s’ouvrent de de-hors eu dedans pour laisser rentrer l’air dans l’intérieur,et prévenir toute déformation par la pression atmosphé-rique extérieure, lorsque, par suite du refroidissementde la chaudière, la tension de la vapeur finit par y de-venir presque nulle.
Avant leur mise en activité, et toutes les fois que leurétat ou de nouvelles réparations le rendent nécessaire,les chaudières sont éprouvées sous une pression triple decelle qu’elles doivent supporter; cette épreuve se faitcomme il est indiqué dans la section II du titre II desordonnances des 22 et 23 mai 1843, et lorsque la tôlea l’épaisseur voulue par les reglements et que la chau-dière est bien construite, cette pression d’épreuve n’estque le quart au plus de celle qui déterminerait la rup-ture.
Avant de parler des principales formes données auxchaudières à vapeur, il est essentiel d'indiquer d’une ma-nière générale la manière dont elles sont chauffées etde donner les règles qui servent à déterminer leurs di-mensions.
On appelle surface de chauffe d’une chaudière l’éten-due de la surface qui se trouve en contact avec les pro-duits de la combustion du combustible chargé sur lagrille. Les produits de la combustion se dépouillerontd’autant mieux de la chaleur qu’ils renferment, et parsuite l’effet utile du combustible sera d’autant plus élevéque la surface de chauffe sera plus grande par rapportà la quantité de combustible consommé dans l’unité detemps. On augmente cette surface en faisant passerla flamme et la fumée dans des conduits ou carneauxqui, tantôt circulent autour de la chaudière, tantôt tra-versent la masse d’eau qu’elle renferme. Le loyer estordinairement placé au-dessous de la chaudière; il ar-rive cependant quelquefois que l’on charge le combus-tible sur une grille placée dans un carneau intérieur.La quantité d’eau vaporisée par heure et par métrocarré de surface de chauffe varie avec l’intensité du feu ;le combustible est d’autant mieux utilisé, que ce der-nier est moindre, mais aussi les dimensions de la chau-dière doivent être d’autant plus grandes pour produirela même quantité de vapeur. Ordinairement on vaporisede 30 à 40 kilogrammes d’eau par mètre carré desurface de chauffe et par heure, mais dans certainescirconstances, quand le feu est très intense, comme c’estle cas pour les chaudières tubulaires des locomotives, oùl’on détermine un tirage artificiel très actif en faisant ar-river un courant de vapeur dans lacheminéc ,cette quan-tité peut aller à 1 00 kilog. et même au-delà. Il est évidentque dans ce cas la consommation en combustible estproportionnellement plus grande. Dans d’autres chau-dières, au contraire, où l’on regarde surtout à l’écono-mie de combustible , cette quantité n’est que de 15 à20 kilog., et même quelquefois moindre. L’emplacementdont on peut disposer influe aussi beaucoup sur la formeet les dimensions des chaudières. 11 en est de même dela condition qui leur est imposée dans les bateaux avapeur et les locomotives d'offrir, sous un faiblevolume, une grande rapidité d’évaporation.
Il est facile dans chaque cas. en se basant sur lesrésultats énoncés ci-dessus et en partant de la formeadoptée, de déterminer les dimensions à donner à cha-que chaudière, connaissant la quantité de vapeur à pro-duire. Nous donnerons plus loin les dimensions habi-tuelles adoptées par les constructeurs de Paris pour leschaudières cylindriques à bouilleurs de différentes forces.
Les principales formes de chaudières sont les sui-vantes :
Chaudière de Nciccomen. Les chaudières de Newcomen sont hémisphériques et ont un fond bombé, dont la con-cavité est tournée vers le foyer; ce dernier est placéau-dessous de la chaudière et occupe du tiers à la moitiéde la longueur de la sole; au sortir de la sole, la flammeet' la fumée circulent dans un carneau extérieur, quifait le tour de la chaudière, et les conduit à la che-minée. On les fait quelquefois passer d’abord dans unlarge carneau intérieur en tôle ayant la forme d’un U(comme à la pompe à feu de Chaillot ), ce qui augmenteconsidérablement la surface de chauffe, et par suitediminue la dépense en combustible. Ces chaudières peu-vent être employées soit à basse pression, soit à unepression qui s’élève jusqu’à quatre atmosphères. Avecla modification que nous avons indiquée, et avec de lahouille de bonne qualité, elles vaporisent 7 a 8 kilog.d’eau par kilogramme de houille.
Chaudière de H’af f ou chaudière à tombeau. Cette chau-dière, dont les fig. 420 et 421 représentent une coupelongitudinale et une section transversale,, a une formeprismatique et est terminée par deux fonds plats. Elleest généralement employée pour produire de la vapeurà de basses pressions. Le foyer est extérieur et laflamme circule dans des carneaux également extérieurs ;quelquefois cependant on voit de ces chaudières avecdes carneaux intérieurs.