Pression de vapeur

“ Au contraire, si la pression de la vapeur est très grande, et celle de la garniture contre le cylindre faible, il en résulte non-seulement que la vapeur passe à contre-tems d'un côté à l'autre du piston, et neutralise ainsi la puissance de la vapeur ; mais encore cette perte est relative à la densité de la vapeur, et il en résulte une grande consommation de combustible. ”

“ L'espace dans lequel elle pénètre est tantôt l'air libre, tantôt un vase vide d'air et maintenu, par un jet contenu d'eau froide, à une basse température.
Dans le premier cas, qui est toujours celui des machines où la vapeur fonctionne à haute pression, c'est-à-dire avec une force élastique égale à plusieurs atmosphères, la vapeur qui vient de travailler s'échappe, et sa tension se trouve rapidement réduite à celle de l'atmosphère elle-même, ce qui permet à la vapeur d'agir sur la surface opposée au piston. ”

“ Cette vapeur d'eau jouit d'une force d'expansion telle que, si elle ne trouvait pas une issue, elle briserait les enveloppes les plus résistantes : c'est cette force qui est mise à profit dans les machines. On dit que de la vapeur est à une pression d'une, de deux, de trois atmosphères, et au delà, quand sa tension est telle qu'elle exerce sur une surface donnée un effort égal à celui d'une, de deux, de trois colonnes d'air. ”

“ La pression d'épreuve sera un multiple de la passion effective, ou autrement de la plus grande tension que la vapçur pourra avoir dans les chaudières et autres pièces contenant la vapeur, diminuée de la pression extérieure de l'atmosphère. ”

“ A la vérité, lorsque c'est la vapeur qui circule dans les conduits, au lieu de l'eau à haute pression, la vitesse est moins grande, mais elle est encore suffisante, et la déperdition de la chaleur, dans le parcours, assez faible, pour que la différence d'un point à un autre soit presque insensible.
Quand on emploie la vapeur comme moyen de
chauffage, elle n'est pas toujours emprisonnée comme nous venons de le dire, quoique ce soit le meilleur système, mais on la laisse aussi s'échapper à l'air libre, à l'extrémité de son parcours. ”

“ La force élastique de la vapeur varie aussi avec la pression. Si l'on diminue la pression, le volume de la vapeur augmente, à cause de la faculté expansive des substances gazeuses ; mais la tension ou force de ressort diminue. Au contraire, si l'on augmente la pression, le volume de la vapeur diminue et la tension augmente. L'effet d'expansion peut se produire indéfiniment; mais on trouve une limite au second effet, car les diminutions successives de volume conduisent à une pression telle que la vapeur se liquéfie graduellement plutôt que d'augmenter encore sa tension. ”

“ Cette circonstance, pour avoir été mal comprise, a conduit à de malheureux essais pour perfectionner la machine à vapeur. La vérité est que la vapeur à haute pression n'est autre chose que de la vapeur condensée, tout comme de l'air à haute pression est de l'air condensé. ”

“ Entre ces deux moyens d'employer la force de la vapeur, il y a encore celui dit à moyenne pression, qui, tout en utilisant la condensation, travaille à une tension assez élevée, et emploie ordinairement deux cylindres : le plus petit, destiné à la pression élevée, renvoie sa vapeur au plus grand, dans lequel elle est condensée. ”

“ En outre, comme vous le savez très bien, la pression de la vapeur est rapidement augmentée lorsque la température s’élève, et il s’ensuit que pour -arriver à la haute température nécessaire pour obtenir un grand rendement, il faut que la pression de la vapeur soit considérable. ”

“ Diminuer les quantités de combustible dont on charge le fourneau, c'est modérer le feu, et par conséquent la puissance de la vapeur : nous n'avons pas à revenir sur ce sujet; mais comme on modère aussi le feu en ralentissant le tirage du fourneau, l'on peut confier à la machine le soin de produire cet effet lorsque la tension de la vapeur s'est élevée jusqu'à une certaine lilnite; voici comment on s'y prend : s'agit-il d'une machine à basse pression ? ”

“ Ce qui semble autoriser à tirer une seconde conséquence importante , savoir : que quelle que soit la pression de la vapeur, quelle soit ce qu'on appelle vulgairement, à basse, moyenne ou à haute pression, il existe, à peu de chose près , la même différence pour toute espèce de vapeur entre la charge d'équilibre et celle qui correspond a un degré de vitesse déterminé. ”

“ Que faut-il entendre par le mot de vapeur à haute pression? Quand l'eau est en ébullition, si l'on envoie sa vapeur dans le cylindre, elle y produit une puissante action mécanique. Mais
cette action mécanique sera considérablement augmentée si, avant d'envoyer dans le cylindre cette vapeur, on la chauffe très-fortement en la maintenant dans la chaudière, sans ouvrir le robinet qui doit la faire passer dans le cylindre. ”

“ En thèse générale, tout récipient où la vapeur ne s'échappe pas librement dans l'atmosphère doit, comme les machines et chaudières à vapeur ordinaires, être éprouvé sous une pression triple de la pression effective maximum qui peut exister dans son intérieur, et qui est limitée soit par la charge des soupapes du générateur de vapeur, soit par celle de la soupape adaptée au récipient même. ”

“ Lorsque la vapeur pénètre dans le cylindre, elle cède aux parois une partie de sa chaleur en vertu de la tendance qu'ont les corps chauds à abandonner une partie de leur chaleur aux corps froids jusqu'à ce que l'équilibre soit établi, mais en cédant sa chaleur, la vapeur perd sa pression, perte qui se traduit par une diminution de travail extérieur utile. ”

“ La vapeur se détend, diminue de pression, à mesure que son volume augmente, et la vapeur, après avoir agi sur le piston, sort du cylindre et passe ordinairement dans le réchauffeur, avant de s'échapper par le souffleur, situé à la base de la cheminée. ”

“ Puisque la vapeur a la propriété de chasser l'air d'une capacité, de prendre sa place et de faire le vide en se condensant par sa mise en contact avec un jet d'eau froide, nous voyons manifestement que par son intermédiaire il est possible de faire usage de la pression atmosphérique comme force motrice dans ce cas la vapeur ne sera plus qu'une sorte de moteur indirect dont toute l'action se bornera à faire le vide ; l'air sera puissance directe. ”

“ Un liquide a moins besoin d'être échauffé pour bouillir lorsque la pression de l'air est moins forte. La vapeur se dégage moins difficilement sous une moindre pression. Or on sait que la pression de l'air diminue à mesure que l'on s'élève dans l'atmosphère. ”

“ D. Qu'appelle-t-on tension ou pression de la vapeur?
R. C'est la force plus ou moins grande avec laquelle elle tend à écarter les parois des vases qui la renferment.
Ces deux mots sont employés souvent l'un pour l'autre; cependant la force expansive de la vapeur se nomme mieux tension quand on l'évalue en atmosphères et toujours pression quand on l'évalue en kilogrammes par chaque centimètre carré de surface pressée.
Ainsi on dit : une tension ou pression de 2, 3,4 atmosphères ou de 76. 152. centimètres de mercure; mais
on dira toujours une pression de 2, 3, 4. ”

“ On reconnaît bien qu'une certaine humidité originelle de la vapeur est utile, nécessaire même; qu'une vapeur à haute pression, saturée mais sèche, serait, malgré sa condensation au contact des parois, nuisible à la conservation des parties frottantes et aggraverait les résistances du mécanisme ; mais, sauf ce côté utile, l'eau mêlée à la vapeur était et est encore regardée comme absolument inerte, entraînant en pure perte la chaleur qui correspond à sa température — celle de la vapeur, — et comme augmentant les résistances éprouvées par le courant mixte. ”

“ Si, comme l'indiquent les diagrammes dont il s'agit, la pression à la fin de la détente descend au-dessous de celle de l'atmosphère, alors, quand la lumière s'ouvre, ce n'est pas de la vapeur, détendue outre mesure, qui sort, mais de l'air qui entre, et rétablit dans le cylindre la pression extérieure. ”

“ Rien de plus facile que de suivre l'enchaînement des faits. La vapeur, déjà humide, baigne les parois refroidies, elle les échauffe en se condensant en partie; la lumière d'admission se ferme; la détente commence, la température de la vapeur, qui se détend en produisant du travail externe, baisse rapidement, atteint celle des parois ; alors l'eau qui les tapisse se vaporise, et maintient la pression. ”

“ La tension étant faible, il y a, toutes choses égales, moins de fuites de vapeur, et sous ce rapport, elles sont d'un plus facile entretien.
Les dangers ou plutôt les conséquences des explosions y sont moins graves, parce que la vapeur y dépasse rarement, d'une quantité notable, la pression atmosphérique.
Leurs inconvéniens sont qu'à force égale elles ont des dimensions plus grandes et, par conséquent, plus P1"5' charbon que les machines à détente et condensation. ”

“ Plus il s'agit de refouler haut, et plus il convient d'employer de la vapeur à une pression élevée, puisque c'est la pression de la vapeur qui expulse l'eau parle tuyau de refoulement ; mais plus, en même temps, il convient de diminuer la hauteur d'aspiration, puisque, avec l'augmentation de la pression de la vapeur, le vide dans la chambre d'aspiration ne s'établit qu'avec plus de difficulté et à un degré moindre. ”

“ La haute pression employée en détente est plus favorable que la moyenne pression, et celle-ci est plus favorable que la basse pression, parce que la chaleur constitutive de la vapeur augmente avec la chaleur totale, bien que cette augmentation soit très-faible. ”

“ Or, la machine à haute pression, offrant sous un faible volume une puissance motrice considérable, présente dans ce cas particulier certains avantages, et ce n'est que dans de telles conditions que l'on peut comprendre son emploi qui fait perdre le bénéfice d'une atmosphère. La pression de la vapeur dans ces machines est considérable. ”

“ Du reste, la tension de la vapeur d'eau dans l'atmosphère peut être plus ou moins rapprochée de la tension maximum. On dit que l'air est humide lorsque la vapeur d'eau de l'atmosphère a une tension peu éloignée de la tension maximum, et dans ce cas cette vapeur se condense au plus petit abaissement de température ou à la plus petite augmentation de pression. ”

“ Exposées ainsi, les propriétés mécaniques de l'air échauffé semblent être les mêmes que celles de l'eau transformée en vapeur, laquelle exerce aussi une pression dans le récipient où se fait la transformation, et qui produit du travail, moyennant qu'un point de la paroi cède à la pression, point qui n'est autre chose que le piston du cylindre. ”

“ 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. ”

“ La puissance mécanique qui résulte de cette pression est d'autant plus grande qu'il y a plus de différence entre la force de tension de la vapeur agissante, et celle des petites portions d'air et de faible vapeur dont nous savons qu'on ne peut pas débarrasser entièrement le condenseur, et qui réagissent plus ou moins contre le mouvement du piston. ”

“ Le dëcroissement est moindre, lorsqu'on maintient la vapeur au degré de température qui l'affectait, avant la raréfaction; et il n'y aurait point de dëcroissement de force, si dans cette dernière circonstance le récipient à vapeur contenait de l'eau qui, venant à se vaporiser et par la diminution de tension, et par l'accumulation de la chaleur, saturerait l'espace au fur et à mesure qu'on l'agrandirait.
11°. Un volume donné de vapeur, formée sous une pression quelconque, est comme un ressort tendu, qui se détend à mesure que la force comprimante décroît; on dit alors qu'elle est en expansion. ”

“ La vapeur arrive dans le réservoir d'eau soit par une tubulure soit par un éjecteur pour diminuer le bruit occasionné; son degré de pression n'a aucune importance, cette vapeur perdant toujours sa pression en se condensant. ”

“ L'examen des nombres du tableau fait voir que la vitesse de la vapeur augmente d'abord rapidement avec la pression, mais qu'à partir de 5 atmosphères, l'accroissement devient très peu sensible. Le phénomène est le même que pour l'écoulement des gaz permanents.
Le poids écoulé augmente indéfiniment avec la pression. ”

“ La propriété essentielle de la vapeur et des gaz est que les particules dont ils se composent tendent à s'écarter indéfiniment en exerçant une pression égale sur toutes les parois du vase qui les emprisonne, et si une de ces parois est agencée de manière à céder à la pression, elle sera chassée devant la vapeur jusqu'à ce que celle-ci soit ellemême émise dans l'air où elle se perd, ou détruite par la condensation. ”

“ La vapeur qui « s'échappe » des cylindres après avoir accompli son travail moteur, conserve toujours une pression supérieure à celle de l'atmosphère et s'écoule avec une vitesse assez grande pour entraî- ner les gaz avec lesquels elle est en contact. Elle tend, par conséquent, à faire le vide dans la boite à fumée où elle arrive par le tuyau B et détermine ainsi un appel d'air du côté du foyer. ”

“ Le chauffage à vapeur sous pression a l'inconvénient de coùter cher d'installation, d'exiger une grande surveillance, d'utiliser des appareils peu sûrs comme fonctionnement, de produire des claquements désagréables. Le chauffage à vapeur sans pression a le défaut de coûter cher et de présenter une surface d'action limitée ”

“ Si l'on maintient dans un milieu fermé, à température constante, de la vapeur humide, et qu'on en augmente le volume par le déplacement d'un piston obturateur, la pression reste constante tant qu'il reste de l'eau à vaporiser. Aussitôt que la vapeur cesse d'être humide, une dépression marquera le moindre déplacement. ”