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d'un robinet. Il ne parle jamais, dans son exposé, de surchauffe d'eau ou d'ébullition retardée. Son appareil d'expérimentation consistait en une petite chaudière en verre, mais la partie la plus intéressante de son travail sont les cas observés dans la pratique, où, par suite d'ouverture brusque d'un orifice, il a perçu des chocs et des détonations dans l'intérieur de la masse liquide. Il conclut, après discussion, qu'il n'y a aucun danger d'explosion quand le liquide se trouve en mouvement ; les détonations ne se produisaient jamais lorsque l'indicateur de niveau laissait voir des oscillations à la surface de l'eau. M.
laissait voir des oscillations à la surface de l'eau. M. Kayser pense que la division du liquide doit avoir une grande influence, et considère, pour ce motif et dans les conditions qu'il regarde comme favorables, les chaudières tubulaires comme moins sujettes à faire explosion que les générateurs où le volume d'eau entier constitue une masse unique. A son avis, des conditions essentielles de sécurité sont un grand réservoir de vapeur et un volume d'eau aussi faible que le permettent les circonstances. Les opinions émises par M. Kayser donnèrent lieu à une polémique très active, et l'Association des ingénieurs allemands vota
une polémique très active, et l'Association des ingénieurs allemands vota des fonds pour procéder à des essais sur une échelle aussi étendue que possible. Expériences de M. Cohn, 1870. — A la suite de cette décision, des expériences eurent lieu dans des appareils de dimensions réduites, mais se rapprochant plus des chaudières industrielles que les tubes de verre et les cornues ayant servi aux essais de laboratoire. La chaudière employée était cylindrique, en fer forgé, de 577 millimètres de longueur, 390 millimètres de diamètre, 28 millimètres d'épaisseur dans le corps et 44 millimètres aux extrémités. Les fonds, de 65 millimètres
et 44 millimètres aux extrémités. Les fonds, de 65 millimètres d'épaisseur, s'assemblaient à la chaudière à rainure et languette au moyen de six boulons de 51 millimètres de diamètre; elle était essayée à 105 atmosphères de pression. Le générateur était muni de dispositions permettant de diminuer la pression progressivement et brusquement; l'ouverture de l'orifice ménagé dans ce but mesurait 200 millimètres. L'expérimentateur chercha en premier lieu à reproduire les chocs dont parlait M. Kayser, et, ensuite, à produire la surchauffe de l'eau. Suivant l'ouverture plus ou moins rapide, il y eut évacuation d'un mélange d'eau et de vapeur, ou projection
eut évacuation d'un mélange d'eau et de vapeur, ou projection d'eau jusqu'au plafond du laboratoire, à 4m,50 de hauteur. Dans des expériences faites dans des limites de 1 1/2 à 9 kilos de pression, aucun choc ne fut constaté; le manomètre n'accusait que des variations insignifiantes de 0,07 à 0,14. La surchauffe de l'eau ordinaire ne put être obtenue ni par le chauffage ni par la diminution de pression. M. Cohn dit avoir fréquemment soulevé brusquement les soupapes de sûreté de générateurs industriels, arrêtés pendant une nuit, sans avoir perçu de chocs ni d'oscillations considérables au manomètre. En résumé, ses
de chocs ni d'oscillations considérables au manomètre. En résumé, ses expériences n'ont donné que des résultats négatifs en ce qui concerne la production de chocs et l'existence d'eau surchauffée. Il ne nie pas cependant la possibilité du phénomène, mais la considère comme excessivement rare. Nous n'avons trouvé depuis lors aucun renseignement sur la continuation de ces recherches par la Société des ingénieurs allemands. Expériences de M. Gernez, 1875. — M. Gernez rappelle d'abord les observations sur la surchauffe de l'eau faites antérieurement aux expériences de M. Donny par un grand nombre de savants. Ses propres essais confirment les conclusions de
nombre de savants. Ses propres essais confirment les conclusions de MM. Donny et Dufour. Il insiste notamment sur la manière de préparer les vases de verre pour la production de la surchauffe, et constate que celle-ci est impossible lorsqu'il existe une quantité infiniment petite de gaz dans le liquide soumis à l'expérience. M. Gernez ne parle que très brièvement de la possibilité d'explosions de chaudières industrielles par l'ébullition retardée et n'entre dans aucun détail à ce sujet. Dans tout ce qui précède, nous n'avons donc sous les yeux que des expériences de laboratoire proprement dites, qui parlent en faveur de
expériences de laboratoire proprement dites, qui parlent en faveur de l'hypothèse d'explosions produites par la surchauffe de l'eau ; les essais sur une plus grande échelle de M. Cohn, dont les résultats sont contraires à ces suppositions et les observations de M. Kayser, sur quelques cas isolés dans la pratique industrielle. Nous devons retenir les faits suivants qui ressortent de toutes les observations que nous avons citées, savoir: 1° L'état de repos absolu est indispensable à la production du phénomène de surchauffe de l'eau ; 2° La présence d'une quantité infiniment petite d'un fluide aériforme maintient l'ébullition dans les conditions
infiniment petite d'un fluide aériforme maintient l'ébullition dans les conditions normales. Explosions dont les causes sont restées inconnues. — Pour établir la proportion des explosions dont les causes n'ont pu être déterminées, nous avons relevé dans les statistiques officielles françaises et allemandes les accidents de ce genre survenus dans les dernières années, et puisé dans les comptes-rendus de la « Manchester Steam Users Association » les renseignements sur les explosions constatées en Angleterre. Nous ne consignons dans le tableau ci-dessous que les explosions de générateurs et non les accidents de récipient. FRANCE ALLEMAGNE ANGLETERRE ANNÉES || règ| || reg| j|
récipient. FRANCE ALLEMAGNE ANGLETERRE ANNÉES || règ| || reg| j| || §| 1876 | g. g| | g. SSI | 2 1877 | g. g| | g. SSII | 2 1878 | g. g| | g. SSII | 5 1879 | g. g| | g. SSII | 6 1880 | g. g| | g. SSII | 3 9 — — — "CS ■" 1877 19 2 20 1 Renseignements insuffisants 1878 24 3 21 — 38 1 1879 31 3 18 1 25 1 1880 18 3 20 1 24 3 1881 22 2 10 — 25 — 1882 Le
3 1881 22 2 10 — 25 — 1882 Le bulletin n'a pas paru. 11 — 38 3 Total ...... 114 13 100 3 150 8 Dans les statistiques officielles françaises et allemandes, nous avons pris les chiffres des résumés ; en étudiant ces documents en détail, les causes totalement inconnues se réduisent à 3 pour la France; toutes les autres sont indéterminées, mais les rapports signalent des faits qui ont largement contribué à l'explosion s'ils n'ont pu être qualifiés catégoriquement de cause déterminante. Pour l'Allemagne, il n'y a aucun cas de cause totalement inconnue. Dans les relevés anglais, nous
cas de cause totalement inconnue. Dans les relevés anglais, nous trouvons 4 navires sommés qui n'ont pu être renfloués et 1 cas seulement de cause totalement inconnue. En prenant pour base les chiffres du tableau, la proportion de causes indéterminées ou inconnues au nombre total d'explosions est de 6,5930% et en ne tenant compte que des explosions dont les causes sont entièrement inconnues, nous arrivons au chiffre de 1,098%. En relevant la proportion des explosions par 1000 chaudières dans les trois pays, les documents que nous avons pu consulter nous donnent 0,466, soit 0,03 ayant des causes indéterminées ou inconnues
donnent 0,466, soit 0,03 ayant des causes indéterminées ou inconnues ou 10,000 et 0,005, ou 20:(11)0 cas ayant des causes totalement inconnues. Il est donc très rare, dans les derniers temps, qu'une explosion de générateur soit restée entièrement inexpliquée. Le fait a dû se produire plus fréquemment avant les quinze dernières années, durant lesquelles la question des appareils à vapeur a été étudiée avec beaucoup plus de soins que précédemment ; on a apporté également plus d'attention et de persévérance à la recherche des causes d'explosions. Ces enquêtes sont en général très difficiles et laborieuses. Les personnes qui pourraient fournir
général très difficiles et laborieuses. Les personnes qui pourraient fournir quelques éclaircissements sont souvent victimes des accidents et, dans les moments de trouble qui suivent les catastrophes, il n'est pas rare de voir disparaître des pièces dont la présence jetterait quelque lumière sur les causes de l'événement. Nous devons ajouter que, dans bien des cas, les propriétaires d'appareils ayant causé des accidents, ont intérêt à déguiser la vérité. Il peut donc arriver que les personnes chargées de l'enquête se trouvent dépourvues des éléments nécessaires, et qu'alors les causes soient attribuées à des phénomènes de surchauffe ou autres de ce genre,
à des phénomènes de surchauffe ou autres de ce genre, en vertu du désir bien naturel de fournir une explication qui parait satisfaisante quelquefois au grand public, mais qui ne l'est nullement pour les hommes du métier. Possibilité de surchauffe de l'eau dans les générateurs industriels. — Les chaudières employées dans l'industrie sont de deux catégories bien distinctes : à foyer extérieur et à foyer intérieur. Examinons en premier lieu les générateurs à foyer extérieur. Nous nous trouvons d'abord en présence du type à bouilleurs, le plus répandu dans notre région. Nous désignons spécialement par cette dénomination les chaudières dans
région. Nous désignons spécialement par cette dénomination les chaudières dans lesquelles le feu se trouve sous les bouilleurs, les gaz parcourant ensuite les carneaux du corps de chaudières proprement dit. Dans ces chaudières, la température la plus élevée est au-dessus du foyer et dans la partie du fourneau qui constitue celui-ci. Les nombreuses observations que nous avons faites nous permettent d'admettre dans les carneaux une température moyenne de 500° au passage des gaz des bouilleurs à la chaudière et de 300 à 350° après le parcours de la chaudière, tandis qu'elle est au rouge très vif et quelquefois au blanc
qu'elle est au rouge très vif et quelquefois au blanc dans le foyer. D'autre part, les expériences de M. Graham prouvent que la plus grande production de vapeur a lieu dans la partie des bouilleurs située immédiatement au-dessus du foyer. L'eau, pendant le chauffage, est constamment agitée par les bulles de vapeur qui traversent les communications pour crever à la surface du liquide occupant le corps de chaudières. Dans ce genre de générateurs, on remarque toujours des oscillations très vives dans le tube indicateur de niveau, ce qui indique un mouvement continuel. L'alimentation a lieu généralement à l'arrière du corps
mouvement continuel. L'alimentation a lieu généralement à l'arrière du corps principal et la circulation de l'eau s'opère par la descente des parties les plus froides dans les bouilleurs, où, par suite de l'évaporation plus vive à l'avant, elles sont amenées vers le foyer, et, chauffées ou vaporisées, remontent par la communication d'avant. Pendant la marche, la chaudière à bouilleurs présente donc les conditions les plus favorables à une ébullition continue et rend impossible la surchauffe, la masse liquide se trouvant, par construction, obligée à un état de mouvement continuel. Voyons ce qui se passe pendant l'arrêt : les feux étant
ce qui se passe pendant l'arrêt : les feux étant jetés bas, la maçonnerie du foyer est rouge et possède encore la température la plus élevée du massif. Le mouvement de l'eau est donc forcément entretenu par suite des différences de températures, jusqu'à refroidissement complet du fourneau, qui, comme chacun sait, est plus ou moins long, suivant l'épaisseur des parois. Dans aucune circonstance, même en cas de refroidissement artificiel produit par l'ouverture en plein du registre de tirage et des portes du foyer et du cendrier, l'abaissement de température n'est suffisant pour amener, en une nuit, un état de repos
suffisant pour amener, en une nuit, un état de repos de l'eau de nature à ressembler à une immobilité absolue. Ce cas, du reste, ne se présente dans la pratique que lors d'un nettoyage urgent des carneaux et, ces circonstances existant, les ouvriers exécutent leur travail quand la température du massif est encore bien supérieure à celle de l'air ambiant. Il y a donc forcément différence de température d'une partie à l'autre du massif et, par conséquent, circulation des molécules liquides. Le générateur et son massif étant complètement froids et l'eau en repos, la circulation recommencera dans les premiers moments
l'eau en repos, la circulation recommencera dans les premiers moments qui suivent l'allumage, à cause de la différence de température qui s'établit immédiatement entre l'eau présentée dans les bouilleurs, au-dessus du foyer, et le reste de la masse liquide. La surchauffe due à un repos absolu peut donc être considérée comme impossible dans une chaudière à bouilleurs, par suite de la construction même de ce genre de générateurs. Nous avons vu, en second lieu, que la présence d'une quantité infiniment petite de gaz suffit pour empêcher la surchauffe. Or, pour qu'il n'existe dans l'eau aucune particule gazeuse, il faudrait que
qu'il n'existe dans l'eau aucune particule gazeuse, il faudrait que l'alimentation se fît exclusivement à l'eau distillée privée de tout contact d'air, condition réalisable en pratique par l'utilisation exclusive des eaux de retour de chauffages à vapeur, d'appareils d'évaporation ou autres de la même catégorie. Il faudrait, en outre, que la vapeur qui est ainsi condensée fût elle-même complètement privée d'air et que l'alimentation se produisît par un retour direct à la chaudière, sans que les eaux fussent déversées dans des récipients où puisent les appareils d'alimentation. Ceux-ci, en effet, laisseront toujours rentrer une petite quantité d'air par les garnitures,
laisseront toujours rentrer une petite quantité d'air par les garnitures, lors même qu'ils ne sont pas pourvus de réservoirs d'air proprement dits. Les générateurs munis d'injecteurs, précisément ceux qui produisent de la vapeur pour des industries permettant l'emploi d'eaux de retour dépourvues d'air, reçoivent toujours des molécules gazeuses entraînées par le jet de vapeur de l'injecteur. L'eau de condensation rejetée par les machines à vapeur contient toujours une certaine quantité de gaz, malgré l'action de la pompe à air. En effet, à une température d'évacuation de 30°, la tension de la vapeur d'eau est de 0,041 atm, tandis que nous
la vapeur d'eau est de 0,041 atm, tandis que nous n'avons jamais constaté une contre-pression moindre que 0,12, d'où une différence de 0,079 qui ne s'explique que par la présence d'air. Nous ne pouvons donc pas nous représenter, dans la pratique, de cas où un générateur se trouverait rempli d'une eau libre de toute particule gazeuse, par le fait seul d'une alimentation de nature exceptionnelle. Nous devons ajouter cependant que la chose est peut-être possible après introduction immédiate d'eau privée entièrement de gaz ; mais, dès ce moment, cette eau se trouvera en mouvement et la surchauffe ne pourra pas
se trouvera en mouvement et la surchauffe ne pourra pas se produire. Quant à la dépression qui peut avoir lieu dans le réservoir de vapeur par suite du refroidissement de la partie supérieure de la chaudière, nous ferons observer qu'elle doit être rare dans les chaudières à bouilleurs. En effet, le plus grand nombre de ces générateurs sont recouverts dans le haut par une couche d'escarbilles de 25 centimètres de hauteur en moyenne. Souvent le revêtement atteint cette épaisseur au ciel même de la chaudière. Dans le cas où cette partie se trouve dégarnie, la surface libre présente rarement une
partie se trouve dégarnie, la surface libre présente rarement une étendue plus considérable qu'un sixième de la circonférence du générateur ; ce qui, pour une chaudière de 6 mètres de long et 1 mètre de diamètre, représenterait 3 mètres carrés environ. En admettant le chiffre considérable de 4 kilos de vapeur condensés par heure et mètre carré, nous aurions, du fait de la partie non enveloppée, 12 kilos de vapeur condensés par heure. La couche d'escarbilles et de maçonnerie formant revêtement, réduit à environ 0,7 cette quantité de vapeur condensée par heure et mètre carré sur deux autres sixièmes de
par heure et mètre carré sur deux autres sixièmes de la surface cylindrique du générateur, soit sur 6 mètres carrés. Il y aurait donc, de ce chef, encore 420, et en tout 1620 condensés par heure. Or, la capacité d'une chaudière de ces dimensions étant de 4710 litres, la condensation de 1620 de vapeur représenterait 0,343 pour cent du volume total du générateur et 0,516 pour cent du volume d'eau, celle-ci étant supposée remplir la chaudière aux deux tiers. Nous faisons abstraction même du contenu des bouillons, qui diminuera encore notablement ce rapport. Or nous avons vu que, une chaudière
notablement ce rapport. Or nous avons vu que, une chaudière étant arrêtée, les parois de maçonnerie restent chaudes pendant un temps très long. Elles produisent, par leur rayonnement, non seulement le mouvement de l'eau, mais encore la formation de vapeur, et cela à mesure que la condensation sur les surfaces non chauffées a lieu. Nous observons en conséquence, dans une chaudière arrêtée, et après un temps suffisamment long pour que le rayonnement de la maçonnerie n'augmente pas la pression, une diminution de celle-ci proportionnelle au temps d'arrêt, mais non une rupture de l'équilibre de la tension, et nous ne saurions
rupture de l'équilibre de la tension, et nous ne saurions comparer ce qui se passe dans le générateur au vide produit artificiellement dans les expériences de M. Dufour. Quant aux chocs perçus à l'ouverture brusque d'un robinet et après un certain temps d'arrêt, nous ne pouvons en contester la production. Nous avons connaissance d'un fait de ce genre, mais dont nous ne saurions trouver l'explication dans un phénomène de surchauffe: une machine Corliss, sans enveloppe, très chargée et mise en train après l'arrêt du dimanche, fut, en un clin d’œil, remplie d'eau arrivant de la chaudière. L'examen des dispositions nous
remplie d'eau arrivant de la chaudière. L'examen des dispositions nous permit de reconnaître immédiatement les causes de l'accident. La prise de vapeur se trouvait placée presque en face des communications d'avant des bouillons à la chaudière; celle-ci était remplie d'eau bien au-dessus du niveau normal et la conduite de vapeur non enveloppée. Un vide relatif existait dans celle-ci par suite de la condensation de la vapeur restée après l'arrêt ; au moment de la mise en train, une colonne d'eau, poussée vers la valve par la vapeur des bouillons traversant les communications et aspirée par la conduite, se précipita dans
les communications et aspirée par la conduite, se précipita dans celle-ci, et les quelques tours que fit la machine à vapeur étaient autant de coups de pompe aspirante qui favorisait la formation de l'espèce de trombe due aux dispositions que nous avons décrites. On n'observa, du reste, aucun crachement des soupapes de sûreté et aucune augmentation de pression. Ce dernier fait, dans nos régions, ne s'est jamais produit qu'avec des eaux chargées de graisses ou d'autres matières qui les rendaient visqueuses et produisaient une ébullition par soubresauts interrompus. Le crachement des soupapes était toujours accompagné d'entraînements, dans les organes des
des soupapes était toujours accompagné d'entraînements, dans les organes des machines, de matières grasses, que l'on retrouvait en démontant les tiroirs. Ce que nous avons dit des chaudières à bouilleurs s'applique également aux générateurs à tubes multiples, comme les systèmes Belleville, de Næyer, Root, Sinclair, etc. Il y a mouvement de l'eau jusqu'à refroidissement complet, et, comme une alimentation continue est pour ainsi dire de rigueur pour ce type de chaudières, il y a toujours présence de particules gazeuses. Les choses ne se passent pas tout à fait ainsi dans les générateurs dits à flamme renversée ou de construction analogue.
les générateurs dits à flamme renversée ou de construction analogue. Dans ces systèmes, le corps principal est chauffé d'abord et les gaz parcourent ensuite des carneaux renfermant un ou plusieurs bouilleurs réchauffeurs, placés, soit en dessous, soit latéralement. L'alimentation se fait généralement dans le réchauffeur le plus éloigné du foyer, de manière à obtenir une circulation dite méthodique, les parties les plus froides de l'eau se trouvant en contact des gaz les moins chauds. Cette disposition est excellente au point de vue théorique et fait l'objet d'un très grand nombre d'applications. Généralement, une communication unique existe entre le réchauffeur le
d'applications. Généralement, une communication unique existe entre le réchauffeur le plus rapproché de la chaudière et celle-ci. Une chaudière à flamme renversée étant arrêtée, il existe dans les carneaux la même différence de température que dans le générateur à bouilleurs proprement dit. L'avant du corps principal, plus chauffé par le rayonnement du foyer que les autres parties, produit pendant un certain temps de l'eau à une température plus élevée que celle du reste de la masse ; il s'établit donc forcément une circulation dans l'intérieur du liquide. Cependant cette circulation n'est pas comparable au mouvement qui se produit dans la
n'est pas comparable au mouvement qui se produit dans la chaudière à bouilleurs. L'eau la plus froide, dans le cas de réchauffeurs inférieurs, descendra peu à peu dans ceux-ci, qui, par construction, sont à une température plus basse que le corps de chaudière, et forcément le repos s'établira au bout de quelque temps. En effet, le bas des réchauffeurs contiendra l'eau la plus froide et la température de celle-ci sera d'autant plus élevée qu'elle sera plus rapprochée de la ligne de niveau. Il n'existera plus alors que le faible mouvement produit par le refroidissement dû à l'évaporation des molécules en
produit par le refroidissement dû à l'évaporation des molécules en contact avec la surface du liquide, sans que le rayonnement des parois, plus chaudes dans les parties inférieures, comme dans la chaudière à bouilleurs, amène une circulation artificielle. Le repos, cependant, ne pourra être absolu qu'après refroidissement complet de la maçonnerie, mais cet état mettra moins de temps à se produire que dans une chaudière à bouilleurs. Dans les générateurs à réchauffeurs latéraux, la stratification des couches liquides de températures différentes se fera séparément dans chacun des corps formant l'ensemble de la chaudière, les parties les plus chaudes occupant toujours
de la chaudière, les parties les plus chaudes occupant toujours le haut des corps cylindriques qui les contiennent. Ces réchauffeurs, entièrement remplis d'eau, s'opposent à une évaporation à la surface ; l'état de repos se produira donc plus rapidement que dans le corps principal, d'autant plus que ce sont toujours les couches d'eau les plus chaudes qui se trouvent exposées au rayonnement des parties les plus chaudes de la maçonnerie. Cependant, pour arriver à un état dangereux, il faudrait que toutes les parties de la maçonnerie fussent à la même température, sans quoi il y aura toujours, dans le sens
température, sans quoi il y aura toujours, dans le sens longitudinal de la chaudière et les réchauffeurs, des courants d'eau plus froids qui tendront à prendre la place des parties plus chaudes. Nous ne pouvons donc pas admettre qu'il y ait immobilité absolue avant équilibre de température parfait entre toutes les parties de la maçonnerie. Or cet équilibre ne sera réalisé qu'après refroidissement complet, ou, au cas où celui-ci serait opéré par un courant d'air, à une température assez basse pour qu'il ne présente plus aucun danger. Dans le cas de réchauffeurs superposés et communiquant par leur extrémité, il y
de réchauffeurs superposés et communiquant par leur extrémité, il y aura circulation par suite de la tendance des parties liquides froides du tube du haut à se rendre dans celui du bas, et de l'eau chaude de celui-ci à remonter dans le tube du haut. Cette circulation sera encore favorisée dans le cas de voûte au-dessus du réchauffeur du bas, ces voûtes pouvant se trouver à une température supérieure à celle de la sole du carneau du réchauffeur du haut. Ce que nous avons dit de l'absence du gaz dans le liquide et de la dépression possible s'applique également aux