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Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur1 Leau, le feu Lhomme a toujours connu leau (4,5 milliards dannées) Il découvre le feu, il y a 700.

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1 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur1 Leau, le feu Lhomme a toujours connu leau (4,5 milliards dannées) Il découvre le feu, il y a à ans en Europe (grotte de l'Escale - Durance)

2 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur2 De leau à la vapeur Quand on chauffe de leau, elle se transforme en vapeur Dans le fond du récipient des bulles se forment et remontent vers la surface Leau chante

3 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur3 Lébullition Différence entre la vaporisation et lévaporation (surface deau à lair libre) A 100° leau rentre en ébullition et se transforme en vapeur. A lair libre, elle reste à cette température pendant toute la durée de lébullition. La chaleur toute entière est occupée à cette opération du passage de létat liquide à létat gazeux.

4 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur4 Linfluence de la pression Leau bout à 100° à la pression atmosphérique de 760 mm de mercure. La température débullition dépend de la pression (84,4° au sommet du Mont Blanc) Plus on sélève en altitude plus la pression diminue et plus leau bout à une température inférieure à 100° Dans le vide absolu, leau bout à 0°

5 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur5 La force élastique de la vapeur La tension de la vapeur est toujours égale à la pression extérieure (pression atmosphérique) La température de leau reste constante pendant toute la durée de la vaporisation si la pression extérieure reste constante

6 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur6 Dans un récipient clos Dans un récipient clos leau bout à 100°, se transforme en vapeur et exerce une tension sur les parois du récipient. Sa température augmente bien au delà de 100° La tension ou pression exercée est fonction de la température (soupape).

7 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur7 On mesure la tension de la vapeur Temp. De leauTension (mm de Hg)Pression (en atmosphères) 0°4,60 mm0, °9,16 mm0, °17,39 mm0, °54,91mm0, °148,79 mm0, °354,62 mm0, °760 mm1, °149,28mm1, °4651,62 mm6, °111689,00 mm15,380

8 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur8 Héron dAlexandrie 120 Av. JC Héron dAlexandrie fabrique léolipyle Lampe à éoplipyle sur chariot (fin 18 ème siècle) rAts & Métiers

9 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur9 Du Moyen Age à la Renaissance La force de la vapeur était connue, mais les biographes et historiens ne la mentionnent pas 1125 en léglise de Reims lhorloge de Gerbert et lorgue fonctionnaient à lair sortant dun vase

10 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur10 La Renaissance Milieu du XVI ème S. Jérôme Cardan invente le tournebroche mu par la vapeur En 1571 Mathésius parle du « formidable effet que peut produire laction volcanique dune petite quantité deau confinée » Jacob Besson (Orléans 1569) décrit « la production de la vapeur par échauffement de leau, et ses propriétés particulières »

11 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur11 La Renaissance Agostino Ramelli écrit un livre à Paris en 1588 sur la vapeur (descriptions de machines et dessins) Le canon à vapeur de Léonard de Vinci Blasco de Garay (Espagne 1543) tente de faire fonctionner un vaisseau par le moyen de roues à aubes mues par une machine non décrite G.B. della Porta décrit lélévation dune colonne deau par la vapeur et parle du vide créé par la condensation

12 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur12 Worcester et Salomon de Caus En 1624, Salomon de Caus, architecte et ingénieur du Roy : Leau montera à laide du feu plus haut que son niveau

13 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur13 Denis Papin En 1681 il invente le digesteur, la soupape se lève sous laction de la vapeur En 1690 il crée le vide dans un cylindre par condensation de leau

14 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur14 Le Capitaine Th. Savery En 1698, il présente une machine à élever leau des mines au moyen de la vapeur

15 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur15 Newcomen & Cawley En 1712 Newcomen crée la machine atmosphérique. Cest la pression de l'air extérieur qui est à l'origine de la force motrice du système. Cette machine portera le nom de « Pompe à feu »

16 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur16 Humphrey Potter Il était chargé douvrir et de fermer les robinets dune machine de Newcomen Il imagina un système de ficelles qui convenablement fixées au balancier ouvraient et fermaient les robinets. La machine de Newcomen donnait ses 15 ou 16 coups de piston par minute de manière automatique. Humphrey avait inventé la distribution.

17 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur17 La machine de James Watt Les machines antérieures étaient à simple effet 1776 Watt crée la machine à double effet et y apporte des améliorations : le volant le régulateur à boules Le tiroir de distribution Le balancier avec son parallélogramme

18 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur18 La machine de Watt

19 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur19 Le volant il régule la vitesse de fonctionnement il accumule une partie de lénergie il restitue à la machine son énergie cinétique mais il ne limite pas la vitesse de la machine qui peut semballer

20 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur20 Le régulateur à boules permet à la machine de régler sa vitesse par elle-même naissance des systèmes dasservissement

21 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur21 Le manomètre à Hg le manomètre à mercure sert à mesurer la tension de la vapeur dans la chaudière et dans le condenseur

22 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur22 Le parallélogramme articulé permet de transformer le mouvement de translation du piston en mouvement de rotation Le moteur universel est inventé

23 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur23 La machine à double effet créée en 1779 brevetée en 1882 la vapeur est utilisée des deux cotés du piston J. Watt laisse une machine moderne à la veille du 19 ème siècle, machine qui continuera à être améliorée

24 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur24 La détente en application La vapeur produit le maximum de son effet, si au lieu détablir la communication avec la chaudière pendant toute la durée de la course du piston, on interrompt cette communication lorsque le piston est au tiers de sa course, les deux tiers restants sont animés par la seule détente de la vapeur.

25 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur25 Olivier Evans Lapprenti charron de Philadelphie après avoir expérimenté la force de leau chauffée par le feu, crée la machine haute pression en 1797 (7, 8, 10 fois supérieure à la pression atmosphérique). Il supprime le condenseur et leau froide, la vapeur est libérée dans latmosphère après usage. La tige du piston est reliée à une bielle qui fait tourner une roue (1801).

26 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur26 La machine dArthur Woolf utilise la double expansion la vapeur est admise dans le cylindre HP puis séchappe dans le cylindre BP où elle continue sa détente elle est ensuite libérée dans le condenseur ou dans latmosphère 1804

27 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur27 Chronologie

28 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur28 La chaudière Un récipient clos et résistant Il existe des types variés de chaudières

29 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur29 Les éléments constitutifs Le foyer, la grille, le cendrier Les carneaux et la cheminée (tirage) Le(s) bouilleur(s) qui contiennent leau (calcul de lépaisseur des tôles du générateur) e = 3 mm + (1,8 mm * d * p) Les tubes (deau ou à fumée) Le dôme de prise de vapeur

30 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur30 Les caractéristiques La surface de chauffe la surface des parois en contact avec les gaz (flammes ou fumées) en rapport avec la surface de la grille Le volume deau Le volume de vapeur La réserve calorifique croît avec ces volumes

31 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur31 Les accessoires Les soupapes Le niveau deau Le manomètre Linjecteur ou la pompe alimentaire

32 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur32 Le danger : lexplosion Lorsque la pression de la vapeur est supérieure à la résistance du générateur Vérifier le niveau deau la pression (le fonctionnement des soupapes) les incrustations La surproduction de vapeur due à la vaporisation instantanée

33 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur33 Différents types de machines Machines à cylindre oscillant Machines verticales Après le double effet, apparaissent les machines horizontales Machines locomotive Locomobiles Machine marine Machines à vapeur rotatives Les turbines

34 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur34 La vapeur en navigation Un siècle entre Newcomen et Fulton 1695 idée de D. Papin « force de la vapeur à ramer contre le vent » 1707 D. Papin fait construire un bateau avec une machine à vapeur. Il est détruit par les bateliers bateau des frères Périer sur la Seine 1778 Jouffroy dAbbans sur le Doubs 1807 Fulton construit « Le Clermont »

35 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur35 Les grands inventeurs Salomon de Caus avait évoqué cette idée dans un ouvrage dédié au roi Louis XIII Denis Papin Frères Périer Jouffroy dAbbans François Cavé Robert Fulton Charles Dallery

36 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur36 Denis Papin Médecine à Angers Travaille avec Huygens, Leibnitz Calviniste, il part pour Londres, rencontre Robert Boyle (machine à faire le vide) Dans Actes, il veut substituer la machine à vapeur au travail des galériens Fait des recherches sur les sous-marins En 1707, à Marbourg, il construisit un bateau à roues à aubes sur la Fulda.

37 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur37 Le Marquis de Jouffroy dAbbans 1778 il construit le Palmipède qui navigue sur le Doubs En 1783, il expérimente le Pyroscaphe, bateau à vapeur équipé de roues à aubes. En 1816, il lance sur la Seine le Charles- Philippe, bateau à vapeur Il a inauguré l'ère de la navigation fluviale à vapeur

38 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur38 Robert Fulton Artiste peintre Considéré comme l'inventeur du bateau à vapeur Il propose au Directoire un sous-marin baptisé Nautilus, 70 ans avant que Jules Verne n'écrive « Vingt mille lieues sous les mers » Le 9 août 1803, il fait fonctionner le premier bateau à vapeur sur la Seine,

39 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur39 Charles Dallery Horloger, facteur dorgues, bijoutier, mécanicien Il construit des machines à vapeur quil veut appliquer à la locomotion En 1803, il envisage la construction dun bateau à vapeur propulsé par une hélice Devancé par Fulton qui lance son bateau sur la Seine Il invente le différentiel

40 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur40 Lhélice Vis dArchimède (Duquest 1727) 1768 lhélicoïde de Paucton 1803 Dallery deux vis mues par la vapeur 1838 Smith et Ericson 1858 sur « lArchimède »

41 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur41 Roues à aubes ou hélice Roues à manivelle entraînées par des hommes, animaux (Chine, Rome Carthagène) En rivière, en mer… Pb dencombrement pour les bateaux militaires Elle est derrière la pièce détambot Propulseur toujours immergé Laisse libre la manœuvre à la voile Laisse de la place aux pièces dartillerie Roues à aubesHélice

42 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur42 Le pop-pop chaudière à vapeur dont la dilatation sert à expulser l'eau d'une conduite et que sa condensation sert à aspirer l'eau, par la dépression créée, dans la même conduite. Désiré Thomas Piot, (en 1891) C.J. Mc Hugh en 1924 améliore l'invention, en créant une chambre d'évaporation munie d'une membrane flexible

43 Marc André Dubout – 13 mars 2007 Histoire de la vapeur43 Sources Jouffroy d'abbanshttp://artic.ac-besancon.fr/lycee_jouffroy_d_abbans/abbans1.html Denis Papinhttp://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/chimisterie/9703/KAuclair.html James Watthttp://fr.wikipedia.org/wiki/James_Watt vandewiele.com/Watt.PDF+james+watt&hl=fr&ct=clnk&cd=8&gl=fr Th. Saveryhttp://visite.artsetmetiers.free.fr/savery.h Newcomenhttp://visite.artsetmetiers.free.fr/newcomen.htm H. Potterhttp://www.history.rochester.edu/steam/carnegie/ch7.html Arthur Woolfhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Arthur_Woolfhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Arthur_Woolf Robert Fultonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Robert_Fultonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Robert_Fulton


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