Annales des Mines (1890, série 8, volume 18)
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REVUE DE L'ÉTAT ACTUEL
On aura une idée simple des trois résistances au passage de la chaleur en imaginant deux réservoirs pleins d'eau, réunis par un tuyau de faible longueur muni d'un diaphragme à chacune de ses extrémités ; les pressions diffèrent dans les deux réservoirs et l'eau s'écoule de l'un dans l'autre. Nous assimilons les pressions aux températures et le débit aux quantités de chaleur transmises. On voit que si les trous des diaphragmes sont petits par rapport au diamètre du tuyau, les variations de ce diamètre et de la faible longueur du tuyau (c'est-à-dire les variations de la nature du métal et de son épaisseur) seront sans effet appréciable ; et si l'un des diaphragmes est percé d'un trou beaucoup plus grand que l'autre, l'effet de ce second diaphragme sera peu sensible et la pression dans le tuyau (ou température de la paroi) voisine de la pression
dans le second réservoir. On compte comme surface de chauffe l'étendue de tôle
en contact soit avec les gaz chauds, soit, au contraire, avec l'eau, sur l'autre face ; dans bien des cas, la différence des deux surfaces est insignifiante ; mais il s'agit de chaudières à tubes de faible diamètre, comme celles des locomotives, la surface mouillée peut dépasser d'un dixième la surface en contact avec les gaz. C'est cette dernière qu'il semble plus logique de compter, puisque c'est elle surtout qui limite le flux de chaleur, mais, vu les usages variables à cet égard, il ne faut jamais oublier d'indiquer quel mode de calcul on a choisi quand on donne des chiffres de surface de chauffe. Le Traite' de physique industrielle de Ser contient une
étude complète de la transmission de la chaleur dans les
chaudières. Nous empruntons à cet ouvrage la fig. 1, Pl. X, qui représente graphiquement un exemple de cette transmission. Les abscisses sont proportionnelles aux surfaces de chauffe, comptées suivant le parcours des gaz à partir du foyer ; la parallèle AX à l'axe des x,
DE LA CONSTRUCTION DES MACHINES.
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à une distance 0A, représente la température de l'eau dans la chaudière, 150 degrés dans l'espèce ; la ligne LPOI1 figure la température des gaz chauds, supposée dépasser un peu 1.000 degrés dans le foyer. La quantité
de chaleur transmise par convection à l'eau en une heure sur 1 mètre carré est proportionnelle à l'écart de température de l'eau et des gaz ; par suite, l'aire RR'DD', limitée par deux ordonnées, par AX et par la ligne de la température des gaz, représente la chaleur reçue en une heure par la portion de surface DD'; et si AF est la surface de chauffe totale, l'aire LPQUFA est la chaleur totale cédée par les gaz à l'eau de la chaudière. Il faut y
ajouter l'aire LPMN, représentant, à la même échelle, la chaleur rayonnante reçue par la surface de chauffe directe. L'aire AMNPQUF, couverte de hachures, figure donc la chaleur totale reçue par l'eau.
La portion rectiligne PQ de la ligne LPQU correspond à la région de la surface indirecte où les gaz sont encore enflammés et produisent un certain supplément de chaleur. La courbe ORU a pour asymptote AX ; au delà d'un certain chiffre, des accroissements, même considérables, de la surface de chauffe n'ont pour ainsi dire plus d'action ; il y a plus, ces accroissements finissent par devenir franchement nuisibles. Sans parler de leur effet indirect sur le tirage et la combustion, qui sont ralentis
par un trop long parcours des gaz sous la chaudière, celle-ci perd constamment de la chaleur au dehors par rayonnement et conductibilité ; cette perte dépend de la surface extérieure de l'appareil, surface qui, pour bien des types, croîtra proportionnellement à la surface de Chauffe. Représentons donc cette perte de chaleur par l'aire comprise
entre AX et une parallèle
A' X',
qui
Coupe en V la courbe QRV ; KY' sera l'extrême valeur qu'on doive donner à la surface de chauffe, puisqu'au delà la perte
de chaleur est supérieure au gain.