La machine à vapeur utilise la puissance de la vapeur d'eau pour faire bouger des machines. Son fonctionnement : une chaudière chauffe de l'eau et émet de la vapeur. Cette vapeur entre dans un cylindre et exerce une pression qui fait monter et descendre un piston.
L'inconvénient de cette technique est le poids et l'encombrement du condenseur.
La chaudière chauffe l'eau pour la transformer en vapeur. La pression générée est ensuite utilisée pour pousser un piston à l'intérieur d'un cylindre. Le piston est accroché à une bielle qui permet de transformer le mouvement de translation en mouvement de rotation.
Sa machine permet de créer un mouvement de rotation à partir du mouvement rectiligne du piston. Cela lui permit ensuite de concevoir le cylindre à double action : la vapeur entraîne le piston, lors de sa montée ET de sa descente.
La turbine à vapeur
La vapeur produite à haute pression est injectée à l'entrée de la turbine. À ce niveau, elle subit une série de détente au travers de plusieurs étages de roue à aubes, en générant l'énergie mécanique nécessaire à mettre l'arbre en rotation.
L'eau chaude, une fois pompée à la surface, perd sa pression et se transforme en vapeur. À la sortie du puits, l'eau et la vapeur sont séparées. La vapeur va permettre de faire tourner une turbine qui, à son tour, va faire tourner un alternateur et produire du courant électrique.
La machine à vapeur fonctionne, comme son nom l'indique, grâce à la vapeur d'eau. On chauffe l'eau dans une chaudière alimentée avec du charbon que l'on brûle. La vapeur s'accumule alors dans un compartiment dans lequel se trouve un piston mobile. Toute cette vapeur exerce une pression sur le piston qui se déplace.
- Elles sont peu employées, parce que la grande longueur des tubes horizontaux est gênante, et que les tubes verticaux utilisent mal la chaleur du combustible. Elles sont pourtant utilisées par quelques véhicules de poids lourd, et même par quelques voitures légères américaines.
une grosse machine à vapeur ! En effet, la chaleur dégagée par la combustion du charbon sert à produire de la vapeur qui fera tourner une turbine. C'est exactement le même principe qui est utilisé dans une centrale à gaz, à fioul lourd, ou… nucléaire.
Cette puissance impose alors des pressions et des températures pouvant atteindre respectivement 200 bars et 400°C sur les pistons. On le voit, le piston est une pièce très sollicitée qui endure des contraintes thermomécaniques importantes.
La vapeur comme source de chaleur
Le chauffage à vapeur à pression positive est souvent utilisé dans les usines de transformation des aliments, les raffineries, les usines de produits chimiques, etc.
En effet, il permet de comprimer le mélange de carburant et de gaz extérieur en vue d'une explosion, puis il transforme le tout en énergie thermique, et ensuite en énergie mécanique.
L'inventeur britannique Thomas Newcomen (1663‑1729) met en place la première machine à vapeur utilisable, nommée « pompe à feu » ou « machine atmosphérique ».
En 1763, alors qu'il répare un moteur, l'ingénieur écossais James Watt (1736-1819) cherche des idées pour en augmenter l'efficacité. En 1765, il finalise une chambre de condensation pour la vapeur et dépose un brevet en 1769.
La machine à vapeur de James Watt en a été l'un des éléments marquants en ce qui concerne les forces motrices. La machine à vapeur est le premier appareil qui a permis de transformer l'énergie thermique en énergie mécanique. C'est dire combien Watt a eu un impact colossal lors de la révolution industrielle.
Voiture à eau : un petit historique
en automobile, cette technologie est utilisée notamment en rallye (Lancia Stratos) à la fin des années 1970 ; aujourd'hui la firme BMW développe un moteur à injection d'eau sur certains de ses prototypes.
Si votre centrale vapeur ne fait plus de vapeur, le fer est chaud mais la vapeur ne sort pas. Généralement, une panne de vapeur sur cette machine est due à un mauvais entretien. L'eau du robinet peut avoir beaucoup de calcaire, du tartre peut s'accumuler sur la centrale vapeur et limiter certaines de ses fonctions.
Les moteurs les moins fiables. 4 cyl. 2 L (2011-2016), monté dans les BMW X1, X3, et les berlines Série 3 avec les codes moteur N20 et N26. Peut aussi affecter les BMW Série 2, 4 (2014-2016) et 5 (2012-2016).
Le principe de la machine à vapeur
À la pression atmosphérique, une goutte d'eau à l'état de vapeur (→ gaz) occupe un volume 1 700 fois plus grand qu'à l'état liquide ; il en résulte une force d'expansion qui a été mise à profit comme force motrice dans les techniques, l'industrie, la navigation, etc.
Une locomotive à vapeur convertit l'énergie thermique (chaleur) en énergie mécanique (travail) selon le processus suivant : ⇒ Brûler du charbon dans un foyer (combustion). ⇒ Récupérer la chaleur pour chauffer de l'eau et la transformer en vapeur.
La vapeur d'eau est un gaz qui se forme lorsque l'eau passe de l'état liquide à l'état gazeux. Au niveau moléculaire, cela se produit lorsque des molécules H2O parviennent à se séparer des liaisons qui les retiennent ensemble (c. -à-d., les liaisons hydrogène).
Quand on presse la bouteille, l'air qu'elle contient est comprimé. Une partie de l'eau liquide restée dans la bouteille se transforme alors en gaz invisible : de la vapeur d'eau. Quand on relâche la bouteille, on la décompresse ainsi que l'air et la vapeur d'eau qu'il contient.
Le fardier de Joseph Cugnot : le premier véhicule à vapeur
C'est de l'invention de Ferdinand Verbiest que le Français Joseph Cugnot va s'inspirer. En 1769, il imagine l'ancêtre de la voiture : le fardier à vapeur. Sa création prend la forme d'un chariot qui est propulsé grâce à une chaudière à vapeur.
Le fonctionnement du moteur à air comprimé
Il fonctionne en faisant passer l'air comprimé par différentes phases en jouant sur la pression, le volume et la température. Lorsque l'air est décompressé, le circuit passe par un radiateur qui le réchauffe et qui augmente son volume pour que la pression reste constante.