434 LE GENIE CIVIL Touig LXXIX - NO 21
La salle des machines comprend généralement une seule nef
avec un ou deux ponts roulants, pour les démontages.
On construit maintenant des turbo-alternateurs de très grande
dimension, atteignant des puissances de 35 000 kilowatts en
France, et jusqu'à 70000 à l'étranger, ce qui permet de choisir
presque arbitrairement le nombre de groupes d'une centrale,
quelle que soit sa puissance : les extrêmes admis actuellement
sont, au minimum, deux à trois groupes et, au maximum, sept
à huit.
Utilisation de la centrale. — Dans l'établissement d'une centrale,
il est essentiel de tenir compte du « facteur utilisateur » de
l'usine, c'est-à-dire du nombre d'heures pendant lesquelles, au
cours d'une année, elle devrait marcher à la plus grande puis-
sance réalisée pour produire le même nombre de kilowatts-heure
que dans le fonctionnement réel. L'utilisation maximum théorique
est de 8 7b0 heures; en pratique, l'utilisation ne dépasse pas
3000 heures par an, et même 2000 heures seulement, si la centrale
a une réserve d'un tiers.
Un bon moyen d'améliorer l'utilisation des centrales ther-
miques est leur marche en parallèle avec des usines hydrauliques
à réservoirs d'eau pouvant suivre les fluctuations de la charge.
SOLUTIONS ET MATÉRIEL EMPLOYÉS. — Type de chaudières. —
Une chaufferie doit posséder une certaine élasticité de production
de vapeur, afin de pouvoir satisfaire aux variations de la demande
d'énergie. Cette condition se trouve assurée par l'emploi, assez
général aujourd'hui, des chaudières à volume réduit et à forte
vaporisation par mètre carré de surface de chauffe (chaudières à
tubes d'eau très souvent), qui sont susceptibles de fortes et
rapides variations d'allure par l'utilisation d'un supplément de
calories fournies par le foyer.
Pression. -— Le timbre des chaudières, de 10 à 12 kilogr. par
centimètre carré au début des centrales, était déjà passé à 10 ou
17 kilogr. avant la guerre. On peut penser qu'avec le besoin
d'économie de charbon, l'élévation du timbre va faire de nou-
veaux progrès. Le rendement économique d'une installation
augmente nettement, en effet, avec la pression, comme le montre
ci-dessous le tableau des rendements théoriques de la vapeur à
différentes pressions, mais à la même température de surchauffe
(3500), la vapeur étant supposée travailler dans une machine
parfaite, suivant le cycle de Rankine et sous un même vide (97 %) :
Augmentation
Pression Température Hendement par rapport
absohw d'ébullition théorique il RIO
- - - -
10 kilogr. 17901 R10 = 0,323 »
12 187,1 RIS = 0,332 2,8
15 197,4 RlS = 0,341 5,6
18 206,2 Rlrt = 0,351 8,7
21 213,9 Rai =0,356 10,2
25 223,0 Ras = 0,363 12,4
et si on poussait la pression jusqu'à 50 kilogrammes :
30 232,9 R30 = 0 , 371 14,9
40 243,4 R,0 = 0,381 17,9
50 262,8 R50 = 0,390 20,7
M. Rauber fait remarquer que « l'emploi des hautes pressions
permet d'augmenter, à fatigue égale du métal, le taux de vapori-
sation par mètre carré de surface de chauffe de la chaudière ».
On obtient ce résultat pour deux raisons : 1° le volume spéci-
lique de la vapeur étant moindre, l'ébullition est moins tumul-
tueuse, la vapeur tend moins à engorger les tubes et les surfaces
métalliques sont mieux baignées par l'eau ; 2° la chaleur latente
de vaporisation diminue assez rapidement, à mesure que s'élève
la pression, et, si l'on suppose l'eau échauffée d'avance à la tem-
pérature de vaporisation, il en sera vaporisé davantage avec la
même surface de chauffe. On peut s'en rendre compte par l'examen
du tableau ci-dessous, dont la dernière colonne indique le rapport
de la chaleur latente de vaporisation de l'eau sous 10 kilogr. de
pression à celle correspondante à des pressions supérieures :
Volume spécifique Chaleur latente Rapport
Pression de la vapeur de vaporisation n0
absolue saturée r r
- - - -
10 kilogr. 198,2 "tO = 10482,6 1,000
12 167 l'tt = 476,9 1,012
15 135 r15 = 468,9 1,031
18 114 "u= 461,8 1,045
21 , 98,5 ru = 445,3 1,060
25 82,9 /',:; = 448 1,078
et, si on poussait la pression jusqu'à 100 kilogr. par centimètre
carré :
30 69,6 r30 = 439 1,100
40 52,4 #-41)= 422,5 1,143
50 41,6 = 407,5 1,185
100 18,9 ,.tOO= 328 1>473
M. Rauber pense que « l'on arrivera, en élevant la pression,
à obtenir normalement un taux de vaporisation de 50 kilogr.
d'eau par heure et par mètre carré de surface de chauffe, peut-
être même davantage J).
En ce qui concerne la sécurité du personnel, on peut penser qu'à
puissance égale de chaudières, cette sécurité ne sera pas diminuée
avec des chaudières de très haut timbre, judicieusement conçues et
construites.
La raison en est qu'à l'élévation du timbre, pour une chaudière
de puissance donnée, correspondra logiquement, afin de conserver le
même taux de travail du métal, une réduction des diamètres des
tubes vaporisateurs et des récipients.
A l'heure actuelle, le rapporteur estime qu'on peut, pour tout
projet de nouvelle centrale, envisager 25 kilogr. par centimètre
carré, comme pression des chaudières. Ce timbre, accepté par
les bons constructeurs, a été choisi, en effet, pour les grosses
chaudières de 1330 à 2 000 mètres carrés de surface de chauffe
de la centrale de 200000 kilowatts, en construction à Gennevil-
liers, près Paris. D'ailleurs, en Angleterre, pour une centrale
de 50000 kilowatts, qui doit être à peu près achevée, on a pns
le timbre de 32 kilogr. par centimètre carré.
Surchauffe. — Le dénie Civil a, depuis longtemps, signalé
l'amélioration économique des machines obtenue par la surchauffe
de vapeur à pression constante (').
M. Rauber estime que rien ne s'oppose à l'adoption d'une tem-
pérature de surchauffe de 4000 à l'entrée des turbines nouvelles,
c'est-à-dire à l'adoption d'une température de 425 à 450° dans les
surchauffeurs de vapeur et les tuyauteries. Il ajoute :
L'avenir verra peut-être l'emploi de la vapeur surchauffée à des
températures très élevées. Des températures de 5000 à 7000 paraî-
traient la suite logique de l'emploi des hautes pressions. On voit déjà
apparaître en métallurgie des aciers spéciaux possédant, à ce point
de vue, les propriétés les plus intéressantes. La vapeur obtenue aura
des caractéristiques extrêmement avantageuses au point de vue ther-
modynamique, car il semble, par ce qu'on sait jusqu'à présent, que la
chaleur spécifique de la vapeur d'eau augmente rapidement dans les
pressions et les températures élevées.
iïconomiseurs (*). - La dénomination d'économiseurs est géné-
ralement réservée aux faisceaux tubulaires placés sur le parcours, a
l'aval des chaudières proprement dites, des gaz qui échauffent l'eau
d'alimentation avant son introduction dans celles-ci. L'économie
qu'ils procurent, par la récupération des calories et le meilleur
fonctionnement de la chaudière, est de 10 à 20 %, suivant les cas.
Théoriquement, l'économiseur devrait permettre de réchauffer 1 eau
d'alimentation jusqu'à la température d'ébullition dans la chaudière,
ce qui diminuerait d'autant le travail de celle-ci. Pratiquement, dans
l'état actuel des choses, il est bon de calculer l'économiseur de
manière à rester de 40" à 500 au-dessous de la température d'ébul-
lition, pour éviter la vaporisation dans l'économiseur lui-même, ce qui
pourrait donner lieu à des mécomptes. On pourra réchauffer l'eau
dans l'économiseur, à une température d'autant plus voisine de la
température d'ébullition qu'on aura un régulateur d'alimentation plus
parfait.
Réchauffeurs d'air. — Bien que leur coefficient de transmission
soit très inférieur à celui des échangeurs, les réchauffeurs d air
sont moins chers comme installation à efficacité égale. Ils ont,
en outre, l'avantage d'introduire dans le foyer de l'air chaud qUI
favorise la combustion et augmente le rendement des chaudières.
Aussi tendent-ils à se répandre. Il est même possible qu'on arrive
à ne se servir que de réchauffeurs d'air pour dépouiller les gaz de
la combustion de leur chaleur utile au sortir des chaudières.
Pour le moment, à cause des grilles mécaniques et des maçon-
neries, on préfère ne pas trop élever la température de l'air com-
burant, ne pas dépasser 120 à 130 degrés, par exemple. L'emploi
mixte d'économiseurs et de réchauffeurs d'air est la solution à la-
quelle on s'est arrêté pour la centrale, déjà citée, de Gennevilliers.
(1) Voir, à ce sujet, le Génie Civil du 25 juillet 1903 (t. XLIII, no 13). - - _n-
(2) Voir, à ce sujet, le Génie Civil du 5 août 1905 (t. XLVII, n° 14), du Ie r
lembre IttOtl (1. XLIX, n° 18) et du 17 avril 1920 (t. LXXVI, no 16).
Facebook
Twitter
Pinterest