1722: Invention de la machine à vapeur

« Les machines à vapeur les plus anciennes produisaient un mouvement alternatif (va-et-vient) par la translation despistons dans des cylindres.

Ce mouvement pouvait alors être transformé en rotation par certains mécanismes.

Lesturbines à vapeur produisent directement un mouvement rotatif.

Plusieurs inventeurs firent des essais sur lesturbines au cours du XIX e siècle.

Mais ce n'est qu'en 1884 qu'une telle machine vraiment efficace vit le jour.

Elle fut conçue par l'ingénieur anglais Charles Parsons (1854 - 1931).

Pendant des années, les turbines de Parsons furentutilisées pour la propulsion des navires et l'entraînement de générateurs. La conversion de l'énergie Dans tous les dispositifs décrits ici, la chaleur du combustible est utilisée pour bouillir de l'eau, générant 1600 foisson volume en vapeur.

Dans un moteur à piston, la vapeur se détend dans un cylindre pour faire mouvoir un piston.Dans une turbine, la vapeur entraîne des rotors en forme de pales de ventilateur (les aubages).

Ce sont des moteursà combustion externe.

La chaleur est produite hors du cylindre pour y être amenée, alors que dans un moteur àcombustion interne - comme celui des autos -, la chaleur, et le gaz qui pousse le piston, sont produits dans lecylindre.

Dans les centrales thermiques traditionnelles, la chaleur est en général produite par la combustion ducharbon ou du pétrole.

Dans les centrales nucléaires, elle est produite par des réactions issues de la fissionnucléaire. Le double effet Dans une machine à vapeur simple, la vapeur n'agit que sur un des côtés du piston.

Mais, dans la plupart desmachines, les deux côtés sont utilisés pour produire de l'énergie mécanique.

En premier lieu, la vapeur est admised'un côté du piston, le poussant en avant.

Dans un second temps, la vapeur est admise de l'autre côté, poussant lepiston en sens inverse.

Ce type de moteurs est donc appelé "à double effet".

Le cycle commence lorsque la vapeurentre dans le cylindre par un orifice d'entrée.

L'orifice se ferme alors et la vapeur se détend, agissant sur le piston.Puis la vapeur entre par l'autre côté du cylindre, forçant le piston à le parcourir en sens inverse.

La vapeur dupremier côté sort par un orifice d'échappement.

La vapeur est envoyée alternativement à chaque côté du cylindreet le côté opposé est automatiquement vidé ou rempli par la vapeur.

Le cycle entier constitué par ces différentstemps est contrôlé par une seule soupape en forme de D.

Cette pièce va et vient pour réguler la fermeture etl'ouverture des orifices d'entrée et d'échappement.

En revanche, les grandes machines ont des soupapes séparéespour chacun des côtés du piston. Le vilebrequin La translation alternative du piston est transformée en rotation grâce à la présence d'un ensemble constitué par unebielle et un vilebrequin.

La bielle a pour effet d'actionner une grande roue (le "volant") qui transmettra sa forcesuivant l'utilisation.

On utilise un vilebrequin (en forme de manivelle) quand le moteur comprend plusieurs pistons.Chaque piston transmet son mouvement au vilebrequin par le truchement d'une bielle et crée les conditions dumouvement rotatif. Lorsque la vapeur se détend dans un cylindre, sa température baisse.

On peut remarquer un phénomène similairelorsque l'on utilise une bombe aérosol.

L'expansion du gaz propulseur refroidit le récipient.

Dans une machine àdouble effet, la détente de la vapeur refroidit le bout du cylindre où la vapeur est prête à pénétrer.

Si la vapeursubit une forte détente, le refroidissement crée une perte de chaleur excessive.

Ces déperditions peuvent êtrecompensées par une surconsommation de combustible, mais au détriment de l'efficacité de la machine.

On peut êtreamené à réduire la différence de température en limitant tout simplement la pression de la vapeur entrant dans lecylindre. Ainsi, il se produit une expansion de moindre ampleur.

La puissance de la machine s'en trouve cependant diminuée. Les machines compound On peut résoudre ce problème de puissance en laissant la vapeur se détendre dans des cylindres à pressionsdifférentes. En sortie du cylindre à haute pression, la vapeur passe alors dans un cylindre à basse pression où elle subit unedernière détente.

Les machines à triple expansion sont des machines munies de cylindres haute, moyenne et bassepression.

Elles furent utilisées fréquemment sur les bateaux. Les machines à simple flux Ces machines ont été conçues afin de réduire les pertes de chaleur par l'abaissement des échanges de températuredans le cylindre.

La vapeur est admise à une extrémité du cylindre et, après avoir agi sur le piston, est évacuée parun orifice d'échappement placé au milieu.

Ainsi, le cylindre reste relativement chaud aux extrémités et plus froid aucentre, là où il est en contact avec la vapeur en expansion.

Il n'y a donc pas de différences de températureimportantes, en conséquence de quoi les pertes de chaleur sont particulièrement minimisées.. »