jeanflop/post_ocr_correction2 huggingface dataset:
suivantes en ce qui concerne l'action des surfaces de chauffe de vaporisation dans l'absorption de la chaleur utilisée. Sur la base d'une vitesse de combustion donnée pour la chaudière ayant la plus grande surface de chauffe, la quantité de combustible chargée sur la grille par mètre carré de surface de chauffe est moindre, ce qui veut dire qu'il est formé une moins grande quantité de gaz proportionnellement à la surface de chauffe; par conséquent, chaque mètre cube ou chaque kilogramme de gaz passe sur une plus grande partie de la surface de chauffe dont chaque mètre carré absorbe une quantité donnée de chaleur. Plus la surface de chauffe est grande, plus sera grande la quantité de chaleur transmise à l'eau qui sera vaporisée en plus grande quantité pour la même quantité de combustible brûlé, et la température des gaz rejetés par la cheminée est abaissée en conséquence. Si la quantité de combustible chargée sur la grille est plus grande par mètre carré de surface de chauffe, comme cela serait le cas si la chaudière avait une plus grande grille relativement à la surface de chauffe, il se forme un plus grand volume de gaz relativement à la surface de chauffe, de sorte que chaque mètre cube ou chaque kilogramme de gaz passe sur une moins grande surface partielle et que, si chaque mètre carré de surface de chauffe absorbe une certaine quantité de chaleur des gaz, le fait qu'il y a plus de gaz, en volume ou en poids, relativement à la surface de chauffe ou, en d'autres termes, moins de surface de chauffe proportionnellement aux gaz formés, signifie que la chaleur totale n'est pas réduite, comme elle le serait s'il y avait eu de plus grandes surfaces absorbant la chaleur, ce qui a pour conséquence que la vaporisation d'eau pour un poids donné de combustible est moindre et que les températures des gaz perdus sont plus élevées. Néanmoins, la vaporisation par mètre carré de surface de chauffe est considérable, par suite de la plus grande quantité de gaz produite par mètre carré et de l'augmentation correspondante de la transmission
de sorte que chaque mètre cube ou chaque kilogramme de gaz passe sur une moins grande surface partielle et que, si chaque mètre carré de surface de chauffe absorbe une certaine quantité de chaleur des gaz, le fait qu'il y a plus de gaz, en volume ou en poids, relativement à la surface de chauffe ou, en d'autres termes, moins de surface de chauffe proportionnellement aux gaz formés, signifie que la chaleur totale n'est pas réduite, comme elle le serait s'il y avait eu de plus grandes surfaces absorbant la chaleur, ce qui a pour conséquence que la vaporisation d'eau pour un poids donné de combustible est moindre et que les températures des gaz perdus sont plus élevées. Néanmoins, la vaporisation par mètre carré de surface de chauffe est considérable, par suite de la plus grande quantité de gaz produite par mètre carré et de l'augmentation correspondante de la transmission de chaleur par mètre carré de surface de chauffe. Pour une vitesse donnée quelconque de vaporisation par mètre carré de surface de chauffe, toutes choses égales, d'ailleurs, il faudra des quantités égales de combustible par mètre carré de surface de chauffe; par exemple, lorsqu'on compare des chaudières sur la base de la "vaporisation équivalente", le charbon nécessaire sera inversement proportionnel à son pouvoir calorifique. Par conséquent, si une chaudière a plus de surface de grille que l'autre, celle qui a la plus grande grille devra brûler une quantité donnée de combustible à un régime plus lent, et de ce fait elle sera plus économique. Pour une chaudière quelconque, la vaporisation par kilogramme de houille chargée sur la grille diminue quand la vitesse de combustion augmente non parce que les surfaces de chauffe n'absorbent pas une certaine quantité fixe de chaleur des gaz, mais parce que à mesure que la quantité de charbon introduit dans le foyer augmente, il en est brûlé une quotité moindre et il s'en perd une plus grande quantité par escarbilles et combustion imparfaite, cette dernière due surtout à la difficulté de faire passer suffisamment d'air par la couche de combustible. A ce sujet, la figure 8
de la "vaporisation équivalente", le charbon nécessaire sera inversement proportionnel à son pouvoir calorifique. Par conséquent, si une chaudière a plus de surface de grille que l'autre, celle qui a la plus grande grille devra brûler une quantité donnée de combustible à un régime plus lent, et de ce fait elle sera plus économique. Pour une chaudière quelconque, la vaporisation par kilogramme de houille chargée sur la grille diminue quand la vitesse de combustion augmente non parce que les surfaces de chauffe n'absorbent pas une certaine quantité fixe de chaleur des gaz, mais parce que à mesure que la quantité de charbon introduit dans le foyer augmente, il en est brûlé une quotité moindre et il s'en perd une plus grande quantité par escarbilles et combustion imparfaite, cette dernière due surtout à la difficulté de faire passer suffisamment d'air par la couche de combustible. A ce sujet, la figure 8 est intéressante, car elle montre le rapport entre le poids total de charbon consommé par heure et la puissance développée. Pour la machine Atlantic, elle indique une augmentation rapide de la consommation de combustible quand la puissance développée augmente. La machine type Pacific, en raison du travail plus économique de sa chaudière, accuse une augmentation plus progressive de la consommation de combustible, mais il n'en est pas moins évident qu'à des vitesses de chauffe plus élevées la vaporisation et, par suite, la puissance développée n'ont pas augmenté; le combustible introduit dans le foyer n'était pas brûlé. On pourrait penser qu'avec une consommation de charbon de 8 000 livres (3 630 kg) ou 150 livres par pied carré (732 kg) de grille par heure, il doit se produire des pertes très considérables dues à la combustion incomplète. La figure 5 montre que la vaporisation commence à fléchir à partir de ce point et la figure 3 que le poids d'escarbilles évacuées atteint son maximum aux environs de la même vitesse de chauffage. Cependant, la différence entre les températures du foyer et de la boîte à fumée est d'environ 1 700° F. (940° C), ou ce qu'elle était quand la vitesse de
sa chaudière, accuse une augmentation plus progressive de la consommation de combustible, mais il n'en est pas moins évident qu'à des vitesses de chauffe plus élevées la vaporisation et, par suite, la puissance développée n'ont pas augmenté; le combustible introduit dans le foyer n'était pas brûlé. On pourrait penser qu'avec une consommation de charbon de 8 000 livres (3 630 kg) ou 150 livres par pied carré (732 kg) de grille par heure, il doit se produire des pertes très considérables dues à la combustion incomplète. La figure 5 montre que la vaporisation commence à fléchir à partir de ce point et la figure 3 que le poids d'escarbilles évacuées atteint son maximum aux environs de la même vitesse de chauffage. Cependant, la différence entre les températures du foyer et de la boîte à fumée est d'environ 1 700° F. (940° C), ou ce qu'elle était quand la vitesse de combustion ne s'élevait qu'à 75 livres de houille sèche par pied carré (366 kg) de surface de chauffe, ce qui indique, comme nous l'avons déjà fait remarquer en discutant les températures du foyer et de la boîte à fumée, que chaque mètre cube ou kilogramme de gaz produit abandonne une certaine quantité de chaleur à la surface de chauffe. Il semble donc que si la vaporisation n'augmente pas proportionnellement à une augmentation donnée de la vitesse de chauffage, ce n'est pas que les surfaces de chauffe soient incapables d'absorber le supplément de chaleur que leur apporte la masse de gaz plus considérable, mais plutôt parce que le foyer ne brûle pas en réalité tout le combustible chargé sur la grille. Tubes de chaudière longs et courts. Lorsqu'on étudie les résultats relatifs au tirage, tels que les montrent les figures 1, 2 et 9, pour une vitesse donnée quelconque de consommation de combustible, il faut faire entrer en ligne de compte l'influence de la longueur des tubes et celle de la section de passage des gaz par les tubes. En examinant le tableau des principales dimensions des deux chaudières d'essai, on remarquera que la principale différence est dans la longueur des
certaine quantité de chaleur à la surface de chauffe. Il semble donc que si la vaporisation n'augmente pas proportionnellement à une augmentation donnée de la vitesse de chauffage, ce n'est pas que les surfaces de chauffe soient incapables d'absorber le supplément de chaleur que leur apporte la masse de gaz plus considérable, mais plutôt parce que le foyer ne brûle pas en réalité tout le combustible chargé sur la grille. Tubes de chaudière longs et courts. Lorsqu'on étudie les résultats relatifs au tirage, tels que les montrent les figures 1, 2 et 9, pour une vitesse donnée quelconque de consommation de combustible, il faut faire entrer en ligne de compte l'influence de la longueur des tubes et celle de la section de passage des gaz par les tubes. En examinant le tableau des principales dimensions des deux chaudières d'essai, on remarquera que la principale différence est dans la longueur des tubes; en effet, ceux de la locomotive du type Pacific ont 21 pieds (6 m. 400) de longueur, tandis que ceux du type Atlantic ne mesurent que 13 pieds 8 pouces (4 m. 105). Le rapport entre les sections de passage de l'air à travers les tubes et les surfaces de grille est à peu près le même, et l'on peut en conclure que si le tirage nécessaire pour produire une vitesse de combustion donnée est plus grand dans le cas de la machine Pacific, la cause en est la résistance opposée par les longs tubes au passage des produits de la combustion; en effet, le rapport de la longueur au diamètre intérieur est 125, tandis qu'il n'est égal qu'à 94 pour l'Atlantic. La figure 9 montre les dépressions à la plaque tubulaire de la boîte à fumée pour les deux chaudières, dont l'une a des tubes longs et l'autre des tubes courts. Aux faibles vitesses de combustion, la différence n'est pas sensible, mais elle devient considérable à mesure que cette vitesse augmente. C'est ainsi qu'à la vitesse de combustion de 130 livres (635 kgr.), la chaudière type Pacific exige près de 2 pouces (50 mm.) de dépression de plus
de grille est à peu près le même, et l'on peut en conclure que si le tirage nécessaire pour produire une vitesse de combustion donnée est plus grand dans le cas de la machine Pacific, la cause en est la résistance opposée par les longs tubes au passage des produits de la combustion; en effet, le rapport de la longueur au diamètre intérieur est 125, tandis qu'il n'est égal qu'à 94 pour l'Atlantic. La figure 9 montre les dépressions à la plaque tubulaire de la boîte à fumée pour les deux chaudières, dont l'une a des tubes longs et l'autre des tubes courts. Aux faibles vitesses de combustion, la différence n'est pas sensible, mais elle devient considérable à mesure que cette vitesse augmente. C'est ainsi qu'à la vitesse de combustion de 130 livres (635 kgr.), la chaudière type Pacific exige près de 2 pouces (50 mm.) de dépression de plus que l'Atlantic, tandis qu'à 70 livres par pied carré (342 kgr. par mètre carré) de grille, la différence est de moins d'un pouce. En outre, pour un tirage donné, la chaudière Atlantic brûle plus de combustible et la différence augmente de nouveau avec la vitesse de combustion. Entre certaines limites, la vaporisation augmente avec la vitesse de combustion, de sorte que, pour un tirage donné, la chaudière type Atlantic produit plus de vapeur par mètre carré de surface de chauffe. Par la figure 4 on a vu qu'à toutes les vitesses de chauffe la différence de température entre le foyer et la boîte à fumée était plus grande pour la chaudière type Pacific ayant les plus longs tubes, d'autre part, nous avons montré que la vaporisation était meilleure par kilogramme de charbon chargé sur la grille, et que par suite le rendement de la chaudière est plus élevé, la quantité de charbon absorbée étant plus grande. En conséquence, lorsqu'il s'agit de décider quelle longueur il faut donner aux tubes d'une locomotive, les autres caractéristiques connexes restant les mêmes, la question à résoudre paraît être celle de savoir — .594 — jusqu'à quel point ou dans quelle mesure il convient de
la vaporisation augmente avec la vitesse de combustion, de sorte que, pour un tirage donné, la chaudière type Atlantic produit plus de vapeur par mètre carré de surface de chauffe. Par la figure 4 on a vu qu'à toutes les vitesses de chauffe la différence de température entre le foyer et la boîte à fumée était plus grande pour la chaudière type Pacific ayant les plus longs tubes, d'autre part, nous avons montré que la vaporisation était meilleure par kilogramme de charbon chargé sur la grille, et que par suite le rendement de la chaudière est plus élevé, la quantité de charbon absorbée étant plus grande. En conséquence, lorsqu'il s'agit de décider quelle longueur il faut donner aux tubes d'une locomotive, les autres caractéristiques connexes restant les mêmes, la question à résoudre paraît être celle de savoir — .594 — jusqu'à quel point ou dans quelle mesure il convient de sacrifier la production économique de vapeur dans l'intérêt d'une plus grande vaporisation ou d'une production abondante de vapeur. A ce sujet, et afin qu'on puisse se faire une idée de la longueur utile probable d'un tube de diamètre donné, nous avons tracé la figure 10 qui montre la température des produits de la combustion pendant qu'ils s'écoulent à travers les tubes. Dans les essais, on a obtenu les températures à l'aide d'un long couple thermo-électrique inséré dans un tube de 9 m. de longueur, de sorte qu'il traversait la boîte à fumée et les tubes jusqu'à leur extrémité arrière. Dans le tube dont il s'agissait de mesurer la température, le thermo-couple était porté par un support en forme d'étoile, de façon qu'il se trouvait dans l'axe du tube. Après avoir introduit le couple dans le tube, on le retirait lentement et l'on prenait les températures tous les 30 cm. On procédait de même pour les gros tubes, mais dans ce cas il fallait poser le thermo-couple sur le bas du tube à cause des éléments surchauffeurs. Dans les petits et les gros tubes, les températures montaient à mesure que la vitesse de chauffe augmentait, comme le faisaient prévoir les résultats
produits de la combustion pendant qu'ils s'écoulent à travers les tubes. Dans les essais, on a obtenu les températures à l'aide d'un long couple thermo-électrique inséré dans un tube de 9 m. de longueur, de sorte qu'il traversait la boîte à fumée et les tubes jusqu'à leur extrémité arrière. Dans le tube dont il s'agissait de mesurer la température, le thermo-couple était porté par un support en forme d'étoile, de façon qu'il se trouvait dans l'axe du tube. Après avoir introduit le couple dans le tube, on le retirait lentement et l'on prenait les températures tous les 30 cm. On procédait de même pour les gros tubes, mais dans ce cas il fallait poser le thermo-couple sur le bas du tube à cause des éléments surchauffeurs. Dans les petits et les gros tubes, les températures montaient à mesure que la vitesse de chauffe augmentait, comme le faisaient prévoir les résultats reproduits graphiquement dans la figure 4. La principale particularité que présente la figure 10 est la chute remarquable des températures des gaz immédiatement après leur entrée dans les tubes et aussi la chute rapide de la température dans la première moitié de chaque tube. La courbe relative à la première moitié descend rapidement; dans la seconde moitié elle se rapproche beaucoup d'une ligne droite, ce qui indique une dissipation beaucoup plus lente de la chaleur. La température dans le plus court des deux tubes est de 780° F. (415° C.) à 12 pieds 11 pouces (3 m. 937) du foyer. Dans le cas dont il s'agit, pour des quantités à peu près égales de houille chargées sur la grille, la différence de température est à peu près égale, mais on voit par les courbes de la figure 4 que les températures de la boîte à fumée furent d'environ 100° F. (55° C.) plus basses pour la chaudière type Pacific et que la différence a une tendance à augmenter aux vitesses de chauffe plus élevées. Il est facile de se rendre compte en examinant la figure 10, que la différence de température qui se produit pendant les sept derniers pieds (2
moitié descend rapidement; dans la seconde moitié elle se rapproche beaucoup d'une ligne droite, ce qui indique une dissipation beaucoup plus lente de la chaleur. La température dans le plus court des deux tubes est de 780° F. (415° C.) à 12 pieds 11 pouces (3 m. 937) du foyer. Dans le cas dont il s'agit, pour des quantités à peu près égales de houille chargées sur la grille, la différence de température est à peu près égale, mais on voit par les courbes de la figure 4 que les températures de la boîte à fumée furent d'environ 100° F. (55° C.) plus basses pour la chaudière type Pacific et que la différence a une tendance à augmenter aux vitesses de chauffe plus élevées. Il est facile de se rendre compte en examinant la figure 10, que la différence de température qui se produit pendant les sept derniers pieds (2 m. 13) du plus long tube est très faible et ne dépasse apparemment pas environ 50° F. (28° C), tandis que l'allure de la courbe semble indiquer que les tubes courts, si on les allongeait, seraient peut-être plus efficaces pour l'absorption de la chaleur; en effet, bien que la courbe s'aplatisse considérablement après la première moitié, elle montre une chute perceptible de la température dans la seconde moitié de ces tubes. La figure 10 montre les conditions de température correspondant à des consommations de combustible de 5888 et 5728 livres (2671 et 2598 kgr.) par heure pour les chaudières Atlantic et Pacific; ces chiffres représentent des vitesses de chauffe de 104 et 106 livres par pied carré (508 et 518 kgr.) par mètre carré de grille par heure. D'autre part, on voit par la figure 9 que le tirage exigeait des dépressions de 7 pouces et 7.9 pouces (178 et 201 mm.) respectivement. Le raccourcissement des tubes de la plus longue chaudière tendrait à réduire la résistance opposée à l'écoulement des gaz et conduirait, avec le même tirage, à une augmentation de la vitesse de combustion, de sorte que la surface de chauffe réduite dans une certaine proportion pourrait donner
s'aplatisse considérablement après la première moitié, elle montre une chute perceptible de la température dans la seconde moitié de ces tubes. La figure 10 montre les conditions de température correspondant à des consommations de combustible de 5888 et 5728 livres (2671 et 2598 kgr.) par heure pour les chaudières Atlantic et Pacific; ces chiffres représentent des vitesses de chauffe de 104 et 106 livres par pied carré (508 et 518 kgr.) par mètre carré de grille par heure. D'autre part, on voit par la figure 9 que le tirage exigeait des dépressions de 7 pouces et 7.9 pouces (178 et 201 mm.) respectivement. Le raccourcissement des tubes de la plus longue chaudière tendrait à réduire la résistance opposée à l'écoulement des gaz et conduirait, avec le même tirage, à une augmentation de la vitesse de combustion, de sorte que la surface de chauffe réduite dans une certaine proportion pourrait donner une vaporisation égale par heure. Il se produirait toutefois une certaine perte de chaleur, due aux températures finales plus élevées, et une légère diminution du rendement de la chaudière pour une vitesse de chauffe donnée, car les tubes plus longs déterminent une réduction des températures de la boîte à fumée, bien que leur valeur d'absorption de chaleur par unité de longueur soit faible et la valeur de la surface de chauffe tubulaire réduite en conséquence. D'autre part, des tubes plus courts permettent de charger plus de combustible pour un tirage donné, et la combustion plus active donne une plus grande vaporisation par mètre carré de surface de chauffe, condition qui est généralement préférable pour le service des locomotives, où les considérations de poids par unité, de puissance ont ordinairement de l'importance. Les observations faites sur la température ont montré que la position particulière du tube dans les plaques tubulaires n'exerçait que peu ou point d'influence sur les températures; nous voulons dire que les tubes placés en haut accusaient à peu près la même température des gaz que ceux des rangées inférieures. Les températures des gros tubes furent, pour la chaudière Atlantic, de 100° à 200° F. (55° à 110° C.)
bien que leur valeur d'absorption de chaleur par unité de longueur soit faible et la valeur de la surface de chauffe tubulaire réduite en conséquence. D'autre part, des tubes plus courts permettent de charger plus de combustible pour un tirage donné, et la combustion plus active donne une plus grande vaporisation par mètre carré de surface de chauffe, condition qui est généralement préférable pour le service des locomotives, où les considérations de poids par unité, de puissance ont ordinairement de l'importance. Les observations faites sur la température ont montré que la position particulière du tube dans les plaques tubulaires n'exerçait que peu ou point d'influence sur les températures; nous voulons dire que les tubes placés en haut accusaient à peu près la même température des gaz que ceux des rangées inférieures. Les températures des gros tubes furent, pour la chaudière Atlantic, de 100° à 200° F. (55° à 110° C.) plus élevées que celles relevées dans les tubes ordinaires, tandis que les gros tubes de la chaudière Pacific accusaient en général des températures des gaz d'environ 80° F. (45° C.) plus basses. Le constructeur exprime l'opinion que ces lectures des températures sont peut-être erronées, car on éprouvait de grandes difficultés à obtenir des lectures précises, à cause des « conditions instables ». Il semble raisonnable de supposer que les températures des gaz étaient peut-être plus élevées dans les gros tubes; la raison en est surtout qu'un plus grand volume de gaz les traverse et baigne la surface chaude que constituent les éléments surchauffeurs. Rôle du surchauffeur. Lorsque le surchauffeur fait partie intégrante de la chaudière même, comme dans le type Schmidt tel qu'il est appliqué aux chaudières locomotives, une partie des calories libérées par le foyer n'est pas utilisable pour les besoins de la vaporisation: elles sont absorbées par les surfaces de chauffe que constituent les éléments surchauffeurs. La quantité de chaleur cédée au surchauffeur dépend du volume relatif des gaz qui traversent les gros tubes et de l'étendue des surfaces de surchauffe ainsi que de leur position par rapport à la partie la plus chaude de la chaudière qui,