Jean-André Ortolan

“ Dans un traité de machines à vapeur si élémentaire qu'il soit, il convient de rappeler les dates principales de l'invention de cet appareil merveilleux et le nom des inventeurs dont le génie ou le travail persistant, ont créé avec la machine à feu le moyen le plus puissant de civilisation et ont diminué la peine du plus dur labeur, tout en améliorant la position de la famille de l'ouvrier. ”

“ Le gaz hydrogène n'entretient pas la combustion, étant lui-même un combustible.
La composition élémentaire du plus grand nombre des combustibles usuels comprend de l'hydrogène fixe ou libre, depuis une jusqu'à 6 parties en poids; la houille en contient moyennement 3,5. La plus grande teneur d'un combustible en hydrogène lui donne un plus grand pouvoir calorifique. C'est la présence de l'hydrogène et de l'oxygène qui, dans les conditions habituelles de la combustion, donne lieu à la formation d'une certaine quantité d'eau et par suite de
vapeur aqueuse. ”

“ La chaleur, cette sensation que nous éprouvons à l'approche d'un corps chaud, tel que la flamme d'une bougie et d'un foyer, est due à la présence dans ce corps d'une quantité plus ou moins grande de calorique. La manière la plus simple de se rendre compte du calorique est de le considérer comme un fluide excessivement subtil, sans pesanteur, et pénétrant dans tous les corps, ainsi que l'eau pénètre une éponge. Les mots chaleur et calorique s'emploient continuellement l'un pour l'autre. ”

“ Si la chambre de combustion, le fourneau, laisse échapper par contact ou par rayonnement une trop grande quantité de chaleur au profit du corps environnant, la température y est abaissée et la combustion des corps combustibles est incomplète. On admet même qu'il faut, pour que le charbon brûle avec toute l'activité nécessaire à un grand effet utile, que les foyers puissent arriver à la même température que le combustible embrasé. ”

“ Le travail dépensé par la machine soufflante; les gaz combustibles non brûlés, de même que les portions de combustible infiniment divisées, qui sont les uns et les autres chassés au dehors par un courant violent; le refroidissement des surfaces de chauffe par la quantité d'air frais qui entre dans le fourneau à la suite de l'aspiration ou de l'insufflation mécanique, sont évidemment des causes de perte de chaleur. ”

“ Pour chauffer, il faut d'abord élever les corps chauffants à une température plus haute que celle des corps à chauffer, résultat obtenu par la combustion. Il faut ensuite mettre et maintenir les corps en combustion, ou les corps chauffants qui proviennent de la combustion, en contact ou en présence des corps à chauffer ; c'est le chauffage proprement dit.
Dans la pratique industrielle, la combustion se produit lorsqu'on met en contact l'oxygène de l'air atmosphérique avec l'hydrogène et le carbone que contiennent les corps appelés combustibles (bois, houille, etc.) ”

“ Dans ces circonstances il ne s'échappe pas d'oxyde de carbone par la cheminée, mais seulement de l'acide carbonique et de la vapeur d'eau. Si ce dernier résultat n'est pas atteint, on perd la chaleur qui se serait développée en ne produisant dans le foyer que de l'acide carbonique car, le même poids de carbone qui passe à l'état, d'acide carbonique développe environ 5 fois plus de chaleur que s'il passe à l'état d'oxyde de carbone par insuffisance de la quantité d'air introduite dans le foyer, ou bien parce que la température, dans ce milieu, n'est pas assez élevée. ”

“ La machine à haute pression avec détente, sans condensation, est le genre de machine à vapeur le plus en usage aujourd'hui, bien qu'il ne soit pas le plus économique sous le rapport de la consommation de vapeur, mais parce qu'il présente les avantages d'un volume et d'un poids réduits aux obligations du plus grand nombre des cas de l'application industrielle. Par la détente qu'on peut y étendre jusqu'aux 0,80 de la course du piston et y réduire jusqu'aux 0,10, la vitesse de rotation de l'arbre moteur peut être obtenue entre 15 et 500 révolutions par minute. ”

“ Sur le piston d'une machine, la pression absolue est toujours plus faible que dans la chaudière, à cause des pertes de chaleur dans les tuyaux de conduite et des condensations dans les espaces étroits. La pression effective est égale à la pression absolue, moins la pression de résistance, soit au condenseur, soit à l'air libre. ”

“ M. Merly est, au contraire, un ouvrier, un homme pratique, qui a cherché à se faire comprendre par les compagnons de travail auxquels il s'adressait, et qui est arrivé à des démonstrations si claires, à des explications si naturelles, que les théoriciens eux-mêmes ont bientôt eu à s'inspirer de ses travaux. Rien de plus net que ses dessins, rien de plus simple que ses préceptes : c'est en quelque sorte en se jouant qu'il arrive aux épures les plus compliquées. ”

“ Ce serait une grave erreur de conclure de la comparaison de ces chiffres, que le 1/3 en plus de dépense de chaleur et, par suite, de combustible donne une pression double, ou que le double de dépense de chaleur donne une pression 15 fois plus grande ; les faits et la théorie démontrent qu'une même quantité de chaleur ne peut produire qu'une même quantité de travail, quelle que soit la pression de la vapeur employée. ”

“ Les personnes qui ont des machines à vapeur ne sont que trop souvent obligées d'employer pour chauffeurs des hommes qui manquent non seulement des connaissances indispensables pour remplir un tei emploi, mais quelquefois même de la moindre instruction pratique. Dans de telles circonstances, il y a évidemment danger, et c'est pourquoi nous avons publié cet ouvrage, afin qu'il soit mis dans les mains de tous les ouvriers qui, sans savoir le premier mot de la théorie de la chaleur ni de la mécanique, seront à même, après l'avoir lu attentivement, de conduire une machine à vapeur. ”

“ La rouille est l'oxyde du fer. La combinaison directe d'un métal avec l'oxygène est une véritable combustion qui a lieu avec dégagement de chaleur ; la température est d'autant plus élevée que cette combinaison se fait plus rapidement. L'oxyde de fer ou rouille est le composé produit par l'action de l'oxygène humide sur le métal ; l'oxygène sec ne produit pas de rouille. Lorsqu'une certaine quantité d'oxyde s'est développée à la surface d'un métal et particulièrement par l'action du feu, l'altération marche ensuite beaucoup plus rapidement. ”

“ Le chemin parcouru par une locomotive pour un tour de roue est sensiblement égal à la circonférence développée de l'une de ses roues motrices, s'il n'y a pas de patinage, c'est à-dire si la roue ne glisse pas sur le rail sans avancer. Par conséquent, plus le diamètre de la roue sera grand, plus la vitesse du train sera grande avec le même nombre de coups de piston de la machine ; mais aussi, en vertu du principe de mécanique que « tout ce qu'on gagne en vitesse on le perd en effort exercé » (§ 288) , la puissance de traction de la locomotive sera diminuée proportionnellement. ”

“ Au point de vue de la dépense d'argent, comparée à celle d'une machine à vapeur, il parait établi que celle-ci ne dépense que les 0,75 de la machine à gaz, dans les cas d'un travail continu. Un certain avantage est acquis au moteur à gaz dans les circonstances d'arrêt fréquent du fonctionnement journalier, parce qu'il ne dépense absolument rien lorsqu'il est au repos ; tandis que l'entretien de la pression de la vapeur aux chaudières et les pertes de chaleur par rayonnement soit aux générateurs, soit aux cylindres, exigent une consommation continue de combustible. ”

“ La calcination a expulsé de la houille transformée en coke, le soufre et les pyrites qu'elle contenait; à ce point de vue, ce combustible a une très grande importance pour la métallurgie et pour la conservation du métal des appareils où il est brûlé.
Avec le coke, le feu n'est jamais engorgé comme avec la houille collante et comme il peut brûler sous une grande épaisseur, il permet de mettre plus de combustible dans un foyer d'une grandeur déterminée pour obtenir dans un même espace ou dans un même temps, une plus grande émission de chaleur. ”

“ Dans un vase fermé, tel qu'une chaudière de machine, l'ébullition cesse aussitôt que la vapeur, accumulée au-dessus de l'eau, exerce sur la masse une pression égale ou supérieure à la pression de la vapeur qui se forme dans les régions chauffées directement ; ou mieux, qui se forme dans les couches du liquide en contact avec les surfaces de chauffe. ”

“ Pour produire le phénomène il faut donc un combustible contenant du carbone et de l'hydrogène, de l'air qui contient l'oxygène, et une grande chaleur. Celle-ci est donnée par l'approche ou le contact d'un corps qui brûle, ou par les gaz très-chauds d'une combustion précédente, ou par le frottement, ou par le rayonnement de la chaleur solaire concentrée à l'aide de miroirs convexes.
Plus le tissu d'un combustible est compacte, moins facilement s'allume ce combustible, parce que ses parties élémentaires se séparant
moins promptement, s'échauffent moins vite ”

“ Après l'extinction des feux, la fermeture du registre de la cheminée est une imprudence, parce qu'il peut s'accumuler dans les courants de flamme, dans les parties basses du foyer, des gaz explosibles provenant de la combustion anormale du charbon resté allumé derrière l'autel. Ces gaz s'allument lorsqu'on remet la chaudière en feu ; ils restent dans les conduits parce qu'ils sont plus lourds que l'air dès que leur température s'abaisse. ”

“ Il se forme en abondance toutes les fois que la combustion du charbon dans un fourneau se fait sous l'influence d'une quantité insuffisante d'oxygène. Il arrive fréquemment que si la température est encore suffisante à l'orifice supérieur d'un fourneau où s'est formé de l'oxyde de carbone, ce gaz s'enflamme et brûle avec une flamme bleue au contact de l'air injecté ou de l'air qui entoure l'orifice de la cheminée du foyer. ”

“ D'ailleurs, le meilleur moyen d'éviter les entraînements d'eau pendant la durée de l'essai, c'est de conduire la chauffe très régulièrement, de maintenir à la même hauteur le niveau de l'eau et de n'augmenter ni ne diminuer les ouvertures par lesquelles la vapeur s'évacue de la chaudière. Un moyen efficace employé par la marine aux esssais des machines qui ont des chaudières neuves, afin d'éviter les projections d'eau, est de mettre de l'huile à la surface de l'eau après le niveau établi, et dans la proportion de 2 litres par heure d'essai et par force de cheval que représente la chaudière. ”

“ Rien ne peut mieux préciser les grands progrès qu'il a subis depuis vingt ans à peine, qu'en comparant ces nombres : il y a un quart de siècle, la force motrice d'un cheval vapeur exigeait la dépense de 3 à 4 kilogrammes de houille par heure; aujourd'hui, les machines nouvelles ne consomment que de 900 grammes à 1 kil. 200 suivant leur force effective, le système de leur installation et l'élévation de la pression de la vapeur qu'elles emploient.
Les chaudières n'ont pas été aussi grandement améliorée
que la machine elle même, bien qu'elles utilisent mieux le combustible qu'autrefois. ”

“ La force du tirage et la disposition d'un foyer doivent être spécialement établis pour une quantité de combustible, si l'on veut obtenir une fumivorité complète dans le courant de la pratique; car, dans la composition des différentes variétés de combustible, il se trouve, en plus ou moins grande quantité, des huiles empyreumatiques, des goudrons, des bitumes dont la combustion complète et sans gaz colorés, exige des installations et une méthode de chauffage différentes. La fumée est incombustible ”

“ La méthode la plus économique de brûler le combustible est la combustion lente, celle que l'on obtient avec un tirage naturel ne donnant à l'écoulement des gaz par la cheminée, qu'une vitesse de 1mt,50 par seconde de temps, et une température de 120 à 150° à ces gaz. L'intensité de la chaleur produite sur une surface donnée de la grille est alors moins grande qu'avec la combustion active, ce qui oblige à donner une plus grande surface de grille au fourneau disposé pour ce genre de combustion. On y brûle de 20 à 25kg de houille par heure et par mètre carré de surface de grille. ”

“ La spontanéité de vaporisation est si grande dans cette circonstance, qu'on peut dire que l'équilibre n'a pas été rompu entre les divers éléments qui constituent la vapeur saturée. Si la chaleur fournie par les foyers est moindre que la chaleur dépensée, par conséquent si la température baisse, la pression de la vapeur diminue, et l'espace reste encore saturé, mais d'une vapeur ayant une pression plus faible. ”

“ Un niveau descendu au-dessous des parties touchées par la flamme et les gaz très-chauds, expose les parties découvertes à être brûlées, à devenir rouge de feu ; alors leur résistance diminuant dans une très-grande proportion, elles se déchirent sous la pression de la vapeur ; ou bien, lorsque l'eau les recouvre de nouveau, une vaporisation instantanée et très-abondante se produit, et l'explosion de la chaudière peut en être la suite. ”

“ Le ramonage des tubes est une opération qu'il ne faut jamais renvoyer à plus tard, même lorsqu'elle paraît être nécessaire pendant que la chaudière est en pression. En effet, la suie et le fraisil entraînés par le tirage sont de très mauvais conducteurs de la chaleur, et la section libre du tube étant diminuée par leur accumulation, le tirage s'affaiblit au détriment d'une bonne combustion du charbon. Si la chaudière est sous vapeur, le ramonage est pratiqué avec un jet de vapeur au moyen d'une lance tenue à l'extrémité d'un petit manche ou tuyau en caoutchouc. ”

“ La chaleur devient surtout extrêmement intense quand on alimente la combustion avec du gaz oxygène pur. Par ce moyen, on produit la plus haute température que l'on ait encore obtenue par la combustion. C'est le principe des chalumeaux dits à flamme d'hydrogène dont une application industrielle est le soudage des feuilles de plomb ou de zinc en plein air. ”