Annales des Mines (1890, série 8, volume 17)
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REVUE DE L'ÉTAT ACTUEL
DE LA CONSTRUCTION DES MACHINES.
la suppression de la condensation, ou l'échappement libre dans l'atmosphère : on peut assimiler la machine à échappement libre à une machine dont le condenseur
aurait une tension de vapeur égale à celle de l'atmosphère, c'est-à-dire une température de 100 degrés environ. La contre-pression à l'échappement et la température correspondante de la vapeur saturée peuvent toutefois être notablement moindres pour les machines à échappement libre, si elles sont installées à une altitude élevée. Ainsi, à 4.800 mètres au-dessus du niveau de la mer, la pression moyenne est de 6.200 kilogrammes
par mètre carré et la température de la vapeur saturée à cette pression est de 84 degrés. Cette altitude, qui est celle du sommet du Mont-Blanc, est atteinte par les locomotives du chemin de fer de Lima à Oroya. Dans toutes ces machines, la vapeur ne traverse qu'un seul cylindre dans son trajet de la chaudière au condenseur. Au contraire, dans la machine de Woolf (1804), dont Hornblower avait indiqué le principe dès 1776, la vapeur se détend en se transvasant d'un premier cylindre dans un second, de plus grand volume. Aujourd'hui, on ne construit plus guère de machine Woolf, avec passage
immédiat de la vapeur d'un cylindre dans un autre; mais c'est la compound qui est en grande faveur, machine caractérisée par l'existence d'un réservoir intermédiaire plus ou moins grand qui reçoit l'échappement d'un des cylindres et alimente l'autre. Dans les machines à triple et quadruple expansion, la
vapeur traverse successivement trois ou quatre dres , séparés par des réservoirs.
cylin-
On trouve des détails historiques et des considérations intéressantes sur les machines à vapeur à détentes suc-
cessives dans le rapport de M. Mallet au congrès mécanique appliquée, publié Revue tech. de l'Exp. 1889, n° 14, p. 7.
de
de
Cycle théorique de la machine à vapeur.
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Pour étu-
dier ces divers modes de travail et pour déterminer quelles
conditions ils doivent remplir, il convient de connaître d'abord le cycle théorique de la vapeur, c'est-à-dire la succession d'opérations qui donnerait le meilleur rendement thermique. Le maximum de la température t1, que peut prendre la vapeur, tant qu'elle reste saturée, ce qui est le cas habituel, est fixé dans chaque cas par la pression p, qui ne doit pas être dépassée dans la chaudière fournissant cette vapeur. Le minimum, t,, dépend de la température et de la quantité d'eau disponible pour la condensation : nous pouvons supposer t, connu exactement dans chaque cas. Les deux températures extrêmes, celle d'une source chaude et celle d'une source froide, étant ainsi fixées, le meilleur cycle de la machine à vapeur serait le cycle de Carnot, se composant des deux isothermes AB, CD, parallèles à l'axe des volumes pour la vapeur saturée, et des deux adiabatiques BC, DA (g. 3, Pl. XIII). Mais si l'on réfléchit au mode de production de la chaleur de la source chaude, on reconnaît que le cycle de Carnot entre les températures extrêmes t, et t, n'est pas l'évolution la plus avantageuse possible. En effet, la chaleur étant communiquée à la source chaude par les gaz du foyer, ces gaz quittent la chaudière à une température qui ne peut être inférieure à t,. Or on peut refroidir ces gaz jusqu'à t en profitant de leur chaleur pour échauffer de t,
à,
t, tout ou partie de l'eau provenant de la
condensation de la vapeur. Il vaut évidemment mieux profiter de cette source supplémentaire de chaleur plutôt que de ramener à l'état d'eau à t, (point A du cycle), par compression adiabatique, un mélange d'eau et de vapeur à t, (point D), en consommant une partie du travail moteur de la machine. Le cycle théorique de la machine à
vapeur serait alors AB CD', avec condensation