Engineering
Distribution de machine à vapeur
Ouvrez le régulateur d’une machine horizontale alimentée en air à 6 bar et regardez le tiroir plan devancer le piston : le recouvrement et l’avance angulaire de l’excentrique sont résolus pour que l’orifice de vapeur s’ouvre de l’avance au point mort et se ferme à l’admission choisie, exactement acos(1 − 2c) d’angle de manivelle. Raccourcissez l’admission et l’air se détend dans le cylindre, moins d’air par joule de travail mais moins de travail par cycle ; chargez le frein jusqu’à ce que la pression moyenne indiquée ne le porte plus et la machine s’arrête ; mettez la manivelle au point mort et elle ne démarre pas. L’enthalpie fournie est comptabilisée contre l’échappement, la paroi, l’énergie du gaz et le travail indiqué, le travail indiqué contre le volant, le frottement et le frein.
Ce qui se passe
Une machine d’atelier horizontale de 100 mm d’alésage et 150 mm de course tourne à l’air à 6 bar pour que la distribution se voie sans condensation. Un tiroir en D monté sur un excentrique de 20 mm de course admet l’air à chaque extrémité du cylindre à double effet et l’échappe de l’autre ; le recouvrement et l’avance angulaire sont résolus par bissection pour que l’orifice s’ouvre d’une avance de 1 mm au point mort et se ferme à l’admission choisie. Chaque chambre a un débit compressible par ses orifices dans les deux sens et échange de la chaleur avec la paroi ; le volant de 3,2 kg·m² porte la manivelle à travers les points morts contre le frottement et le frein. RK4 à 20 µs ; l’enthalpie fournie égale échappement, paroi, énergie du gaz et travail indiqué, et le travail indiqué égale volant, frottement et frein, l’un et l’autre à l’arrondi près.
À essayer
Lisez l’angle d’admission contre acos(1 − 2c) ; raccourcissez l’admission et comparez le travail par cycle et l’air par joule ; chargez le frein jusqu’au calage ; démarrez au point mort et elle ne bouge pas.
Le modèle et ses limites
Air en gaz parfait à la place de la vapeur, température de paroi concentrée, tiroir sans fuite ni géométrie de tige, pas de condensation ni d’espaces nuisibles au-delà d’une fraction fixe. Les valeurs d’indicateur sont celles de cette machine à air.
Équations du module
Équations x_v = e·cos(θ − δ), cos δ = (l + L)/e, θ_c = acos(1 − 2c) A_s = w·max(0, x_v − l), A_e = w·max(0, −x_v) J·dω/dt = (p_h − p_c)·A·dx/dθ − T_f·sgn ω − T_b·sgn ω − c·ω MEP = W_cycle/(2V_s), H_in = ΔU + W_i + H_out + Q_wall
