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Train à vapeur

Machine à vapeur

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Une machine à vapeur est un appareil qui produit de l'énergie mécanique grâce à l'utilisation de vapeur d'eau. En particulier, l' énergie thermique est transformée en énergie mécanique au moyen de vapeur. La chaleur est généralement produite par la combustion de combustibles fossiles, en particulier le charbon, mais elle peut également provenir du bois, d'hydrocarbures ou de réactions nucléaires.

D'un point de vue plus physique, nous pouvons définir une machine à vapeur comme une machine capable de convertir l' énergie thermique de la vapeur en travail physique. Il s'agit d'une conversion entre deux types d'énergie.

Comment fonctionne une machine à vapeur?

Le fonctionnement de base d'une machine à vapeur est basé sur le chauffage de l'eau pour obtenir de la vapeur et sur la pression de la vapeur pour entraîner un mécanisme mécanique. Le mécanisme mécanique est essentiellement un moteur alternatif ou rotatif en fonction de l'application de la machine à vapeur.

Une partie essentielle du système qui comprend la machine à vapeur est le générateur de vapeur ou la chaudière. Dans la chaudière, la vapeur d'eau est obtenue en administrant de la chaleur à l'eau liquide. La vapeur est ensuite envoyée au moteur, qui peut être de deux types de base: alternatif ou rotatif. Des moteurs alternatifs sont utilisés dans les machines de locomotion. Des moteurs de type rotatif sont utilisés pour entraîner des turbines.

Dans le moteur alternatif, la vapeur déplace les soupapes d'actionnement qui permettent aux deux côtés de chaque piston d'exploser. Chaque rotation du moteur a deux phases actives. Dans les moteurs thermiques à combustion interne, il y a généralement une expansion toutes les 4 phases (moteur 4 temps).

À partir de la seconde moitié de 1800, presque tous les moteurs à vapeur ont utilisé deux, trois et même quatre cylindres en série pour les moteurs à double et triple expansion.

Chaudières à vapeur TitanicEn particulier, la solution à triple expansion a été universellement adoptée par tous les navires dans la seconde moitié du 800 et le premier 900. Par exemple, le paquebot Titanic était équipé de deux moteurs à vapeur à triple expansion, un pour chacun des deux hélices latérales à quatre cylindres, une haute pression, une pression intermédiaire et deux basse pression. À la place de l'hélice centrale était connectée une turbine à vapeur entraînée par de la vapeur à très basse pression déchargée des deux moteurs alternatifs.

Seule la solution turbine (adoptée à partir des navires militaires depuis 1905) aurait complètement supplanté dans les moteurs marins alternatifs avant d'être remplacée par les moteurs à combustion interne et les turbines à gaz. Les turbines à vapeur restent utilisées, en particulier dans les centrales électriques, en tant que force motrice pour le fonctionnement des alternateurs triphasés.

En effet, dans les applications traditionnelles, aujourd'hui la machine à vapeur a été presque entièrement remplacée par le moteur à combustion interne. Concernant la machine à vapeur, la machine thermique est plus compacte et puissante et ne nécessite pas de phase de préchauffage pour mettre la chaudière sous pression.

Quelle a été la première machine à vapeur?

La première machine à vapeur commerciale était une pompe à eau, développée en 1698 par Thomas Savery. Savery a utilisé de la vapeur de condensation pour créer un vide qui a fait monter l'eau par le bas, puis a utilisé la pression de vapeur pour la faire monter davantage.

Les petits moteurs étaient efficaces, bien que les modèles plus grands posaient problème. Ils avaient une hauteur d'élévation limitée et étaient sujets aux explosions de la chaudière. Le moteur de Savery a été utilisé dans les mines, les stations de pompage et l'approvisionnement en eau des roues hydrauliques qui actionnaient des machines textiles. La machine à vapeur de Savery était peu coûteuse. Bento de Moura Portugal a apporté une amélioration à la construction de Savery "afin qu'il puisse fonctionner de manière autonome". Il a continué à être fabriqué jusqu'à la fin du XVIIIe siècle. On savait encore qu'un moteur tournait en 1820.

Plus tard, le premier moteur à vapeur à piston est apparu: Le premier moteur commercialement réussi qui pouvait transmettre une puissance continue à une machine était le moteur atmosphérique, inventé par Thomas Newcomen vers 1712. Newcomen a amélioré la pompe à vapeur de Savery, en utilisant un piston comme Proposa Papin.

Machines à vapeur Papin

Ce n'est qu'à la fin du XVIIIe siècle qu'il n'y avait pas de locomotives à vapeur fiables et efficaces lorsque les premières tentatives sérieuses de propulsion navale furent effectuées à l'aide de vapeur. En 1707, l'inventeur français Denis Papin conçoit un navire, animé par la force de la vapeur, avec l'intention de faire la traversée de Cassel, en Allemagne, à Londres.

Denis Papin a fait des études de médecine à Angers. Il a précédemment travaillé avec Christian Huygens à Leiden, où il essaie de développer une pompe à air. En 1679, il a inventé l'autocuiseur, au moment du dépôt, le brevet avec les mots présents ici digesteur fait beaucoup de quantité de nourriture digestible, y compris de la viande dure. Après avoir travaillé quelque temps avec Robert Boyle, il est revenu plus tard avec Huygens en 1680. Après un séjour à Venise en tant que directeur des pratiques à l'Ambrosio Sarrotti Academy, puis à la Royal Society de Londres, il a été nommé professeur de mathématiques en Marburg

À ce stade, d'après l'expérience de l'autocuiseur, Papin construit sa première machine à vapeur: un bateau à vapeur en 1707. Mais cette magnifique invention a suscité de nombreuses controverses pour les bateliers qui ont menacé de détruire le navire. Papin est ensuite retourné en Angleterre, où, malgré de nouvelles recherches, les ressources diminuent.

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Date de publication : 23 novembre 2016
Dernier examen : 28 février 2020

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