Mécanique rationnelle - Machine à vapeur et son volant d'inertie.

[SULREN]

Bonjour,

Hello @Benoboui: tu écris

SULREN, je ne vais pas polémiquer

Il n'est pas du tout question de polémiquer ni d'un côté, ni de l'autre.

Comme je l'ai écrit dans mon post précédent je n'avais jamais entendu parler de ce tracteur avant ton post qui me l'a fait découvrir.
Depuis, je m'y suis intéressé et j'ai fait des recherches à son sujet.
Mais ce n'est ni moi qui l'ai créé, ni moi qui l'utilise, et ne suis donc pas tu tout partie prenante dans ses performances.
Peu m'importe qu'il fasse 150 HP, ou 170 HP, ou 300 HP.

Tu annonces des dimensions, des valeurs.
Je ne les conteste pas du tout. Je t'indique juste celles que j'ai trouvées de mon côté en faisant de longues recherches sur les sites et forums américains.
Pour les forums, il suffit de taper dans la barre de recherche:

"foro about 150 Case steam tractor"

Et tu accèdes à des forums relatifs à ce 150 Case, comme par exemple les deux ci-dessous. J'en ai consulté bien d'autres.
https://www.smokstak.com/forum/threa...e.47003/page-2

https://www.mytractorforum.com/threa...e-150.1357386/

Ensuite, faut il les croire ou pas? Peu importe. Je ne suis pas en train d'acheter ce tracteur. J'ai juste un peu de curiosité pour lui.

Un des gars des forums dit qu'il a mesuré lui-même le couple et la puissance de ce tracteur au frein de Prony. Ce frein est un outil très connu pour la mesure des couples et puissance disponibles sur l'arbre de sortie d'une machine (voir Internet. Pour ma part, on me l'a enseigné pendant mes études).
Le gars dit:
"HI everyone,
I had the pleasure of operating the Prony Brake at Rollag the year before this event when the 150 came up for our Case Expo. We measured 171 horsepower and 4990 ft-lb of torque. We called it quits because of the way the belt was hopping and squeaking".

Ce qui signifie:
"Bonjour à tous
J’ai eu le plaisir d’utiliser le Prony Brake chez Rollag l’année avant cet événement lorsque le 150 a été présenté pour notre Case Expo. Nous avons mesuré 171 chevaux-vapeur et 4990 livres-pieds de couple. Nous l’avons arrêté à cause de la façon dont la courroie sautillait et grinçait."

Tu écris:

comme tu le sais ce que je cherchais au départ c'était une relation entre l'énergie injectée dans un vérin et celle à la sortie du vilebrequin dont une des grandeurs est la vitesse de rotation qui va nous donner un certain couple.

Je n'ai jamais travaillé sur les moteurs thermiques actuels, ni sur les machines à vapeur à piston, mais j'ai beaucoup travaillé sur les turbines à vapeur et sur les chaudières qui les alimentent.
Evidemment, avec les connaissances que j'ai accumulées en thermodynamique, en mécanique des fluides, en mécanique classique, j'ai une petite idée de la façon dont on peut raisonner sur l'évaluation de la puissance des machines à vapeur à pistons. Je te l'indiquerai dans un autre post.

Mais tu peux faire des recherches sur des sites comme:
https://www.marc-andre-dubout.org/cf...indicateur.htm
Ou:
https://moodle.insa-rouen.fr/pluginf...P6_2019_12.pdf
Ou bien d'autres...

Ils indiquent des méthodes de calcul de la puissance thermique reçue par le moteur.
Mais la seule mesure valable de la puissance qu'il produit, est celle faite au frein de Prony sur l'arbre de sortie du moteur.
-----

[Benoboui]

Helloo SULREN, peu importe si notre cousin d'outre-Manche ou outre-Atlantique ait un frein de Prony pour tester un tel monstre ce qui compte pour moi c'est que tu ais cherché à comprendre et en savoir plus.
Tu es comme moi, tu es curieux.
Je ne crois pas trop le cousin .
Par contre là tu m'étonnes (en tout bien tout honneur) de ne pas connaître le frein de Prony Gaspard est né en 1755.
Ce que j'ai retenu de mes études c'est que ce frein perdait beaucoup d'énergie en frottement mais ne m'en demande pas plus.
Sinon il y a le frein à courants de Foucault qui est meilleur, je ne sais pas comment ils font avec les moteurs de formule 1 par exemple, sinon pour les voitures courantes, les bancs d'essai utilisent l'inertie et les courants de Foucault, je n'en sais pas plus.
Boudiou pourquoi on n'est pas plus intelligent maintenant que ces savants il y a 150 ou 200 ans?
Si j'arrive au terme de mon projet, la première chose que je ferai c'est de venir te dire selon la pression de vapeur, la vitesse de rotation, le couple que j'obtiens et donc la puissance.
Merci encore pour ta science SULREN.

[XK150]

Non , il n'y a pas que le frein de Prony pour MESURER la puissance des machines à vapeur .

Je suis étonné que vos interventions ne mentionnent pas les indicateurs de Watt et Crosby ( oui , le Watt de Monsieur Watt , lui-même ) , utilisation simple , utilisés pendant des décennies et évidemment tombés dans l'oubli aujourd'hui .

https://www.cfchanteraines.fr/lvdc/l...0le%20cylindre.

Au post 26 , j'ai tenté d'intéresser SULREN à cette affaire , mais sans succès , semble t il .
Je vous redonne le lien : https://forums.futura-sciences.com/t...ml#post7168239 à partir du message 41

Bien sûr , mon coté amateur de matériel scientifique ancien , fait que je possède 3 de ces appareils ...

[SULREN]

Bonjour,

Hello @Benoboui: tu écris

Par contre là tu m'étonnes (en tout bien tout honneur) de ne pas connaître le frein de Prony Gaspard est né en 1755.

Mais où as donc tu lu dans mon post précédent que je ne connaissais pas le frein de Pony? J'avais écris:
"Ce frein est un outil très connu pour la mesure des couples et puissance disponibles sur l'arbre de sortie d'une machine (voir Internet. Pour ma part, on me l'a enseigné pendant mes études)".
On me l'a enseigné en 1ere année de prépa ingénieur. C'était donc il y a une soixante d'années.
Ensuite j'ai bien sûr étudié les autres moyens de mesure de puissance effective produite par une machine sur son arbre de sortie.

Tu ajoutes:

Ce que j'ai retenu de mes études c'est que ce frein perdait beaucoup d'énergie en frottement mais ne m'en demande pas plus.

Mais c'est le principe même de son fonctionnement. Il ne perd pas d'énergie, il transforme du fait de son principe par freinage, la puissance mesurée sur l'arbre en chaleur.
J'ai cité le frein de Prony, non pas pour en faire la promotion, mais parce que la puissance du tracteur 150 Case à été mesurée au frein de Prony, et c'est le gars qui a procédé à la mesure qui le dit lui-même.
C'est ici au post#3:

https://www.mytractorforum.com/threa...e-150.1357386/

Mais si tu ne veux pas le croire, libre à toi. Peut être a t'il fait la mesure avec une admission tronquée à 3/4 de la course du piston, et laissé 1/4 pour la détente, parce qu'il a voulu faire la mesure dans une plage où le moteur a un rendement pas trop minable.

Et en plus l'ami @XK150 me tombe sur le râble en disant que je m'intéresse pas à ses conseils:

Au post 26 , j'ai tenté d'intéresser SULREN à cette affaire , mais sans succès , semble t il

Pourtant je lui avais dit que je lui répondrai, mais sur le fil de discussion où cela s'est passé, pas ici.
Et j'ai quand même fait part dans la présente discussion de son fameux indicateur de Watt, en donnant dans mon post précédent le lien:

https://www.marc-andre-dubout.org/cf...indicateur.htm

MAIS ATTENTION, cher @XK150, il me semble que ton indicateur donne la puissance qu'on appelle "indiquée", qui ne tient pas compte du rendement mécanique de la machine et qui est supérieure à la puissance "effective" mesurée au frein de Prony ou équivalent.

@Benoboui:
Tu tiens depuis ton premier post à faire la relation:

Alors je me disais que peut-être il y avait une relation entre le moment cinétique du volant et l'énergie du piston.

On t'a tous dit que c'était impossible, parce qu'on ne connait pas les pertes par frottements visqueux, ni les pertes de charge dans la tuyauterie d'arrivée vapeur et dans le tiroir de distribution.
Mais si tu les connais, je t'indiquerai dans mon prochain post les cellules à créer dans ton tableur pour calculer la vitesse du volant d'inertie en fonction de la pression de la vapeur provenant de la chaudière.

[SULREN]

Re,

@XK150:

Non , il n'y a pas que le frein de Prony pour MESURER la puissance des machines à vapeur .

Je suis étonné que vos interventions ne mentionnent pas les indicateurs de Watt et Crosby ( oui , le Watt de Monsieur Watt , lui-même ) , utilisation simple , utilisés pendant des décennies et évidemment tombés dans l'oubli aujourd'hui .

https://www.cfchanteraines.fr/lvdc/l...0le%20cylindre.

Je viens de répondre à ta remarque dans mon post ci-dessus.

Je n'avais pas encore répondu au message que tu m'avais adressé à ce sujet dans une autre discussion, parce je voulais d'abord approfondir l'étude du diagramme pression volume et aussi vérifier le fait que cet indicateur de Watt Crosby ne tient pas compte du rendement mécanique de la machine et ne mesure donc pas la puissance effective produite sur son vilebrequin.

[XK150]

Re,

@XK150:


Je viens de répondre à ta remarque dans mon post ci-dessus.

Je n'avais pas encore répondu au message que tu m'avais adressé à ce sujet dans une autre discussion, parce je voulais d'abord approfondir l'étude du diagramme pression volume et aussi vérifier le fait que cet indicateur de Watt Crosby ne tient pas compte du rendement mécanique de la machine et ne mesure donc pas la puissance effective produite sur son vilebrequin.

Oui , bien sûr , j'attendais cette remarque , mais tout de même on serait pas loin du compte pour une machine fixe . Un peu plus loin pour une locomotive .
La relation donnant la puissance est donnée dans le lien .

[Benoboui]

Hello Sulren, tout d'abord mille excuses, j'ai dû lire en diagonale et vu une négation quelque part et la fusionner avec ta phrase.
J'aurais dû relire car il me semblait impossible que tu ne connaisses pas ça.
D'accord avec toi pour les freins Prony mais il fallait les asperger d'eau pour les refroidir (pour les grandes puissances) et sauf erreur de ma part pour les moteurs électriques par exemple ils mesuraient le couple à l'arrêt de ceux-ci.
Encore une bête question Sulren, certains moteurs (cylindres) avalaient la vapeur plein pot sur toute leur course et d'autres sur une partie de la course.
Donc dans le second cas la vapeur se détendait sur le reste de la course mais tu avais moins de puissance il me semble, l'intérêt était la consommation de vapeur peut-être?
Pour la formule que je voulais obtenir je suis parti de là : https://toolbox.tlv.com/global/FR/ca...gh-piping.html
XK150, merci pour ton indicateur Dobbie-McInnes et la voiture Abner Doble avec des caractéristiques incroyables, à l'époque la mécanique était belle.
Mais tu vois avec notre ami Sulren, tu as "tout faux" aussi
Oui j'ai relu ce site super bien fait, merci : https://www.cfchanteraines.fr/lvdc/l...0le%20cylindre

[SULREN]

Bonjour,

Hello Benoboui.
Il n'y avait pas d'excuses à faire, et je n'en attendais pas. Cette histoire à propos du frein de Prony n'était qu'une broutille.

Je n'ai pas dit non plus que @XK150 avait tout faux.
D'une part ce n'est pas le cas, d'autre part je ne me serais pas permis de dire cela.
J'ai juste dit que l'indicateur dont il parle donne la "puissance indiquée", qui correspond à la puissance mécanique reçue par le piston, et que le frein de Prony (ou système de mesure équivalent) donne la "puissance effective", celle produite par la machine sur son arbre.
La différence entre les deux provient du rendement mécanique de la machine, qu'on peut grosso-modo estimer à 0,9, soit 90%.

J'ai dit aussi au post#27 que j'étais allé voir le site que @XT150 m'avait indiqué et que j'y retournerai.
J'irai y mettre des commentaires élogieux sur les collectionneurs qui préservent le patrimoine de l'Humanité.

J'ai dû dire aussi que je posterai dans la présente discussion un comparatif entre:
- 1) La "puissance thermique" fournie par la chaudière au piston,
- 2) La "puissance indiquée" par l'indicateur de Watt Crosby, qui est la puissance mécanique reçue par le piston,
- 3) La "puissance effective" mise à disposition par le piston sur l'arbre de sortie de la machine.

Le rendement entre 2 et 3 est peut- être d'environ 0,9 , soit 90%, ce qui est plutôt bon.
Le rendement entre 1 et 2 est calamiteux si on travaille sans détente poussée (de l'ordre de 0,05, soit 5%).
Ce n'est pas pour rien que dans les centrales thermiques on laisse le vapeur de détendre tranquillement entre 160 bars (et même 200 bars dans les centrales super-critiques) et le vide au condenseur. Avec cette détente très poussée, et les cycles de resurchauffe, plus des cycles de soutirages, on arrive à des rendements de l'ordre de 43% entre les puissances 1 et 3.

Tu écris:

Encore une bête question Sulren, certains moteurs (cylindres) avalaient la vapeur plein pot sur toute leur course et d'autres sur une partie de la course.
Donc dans le second cas la vapeur se détendait sur le reste de la course mais tu avais moins de puissance il me semble, l'intérêt était la consommation de vapeur peut-être?

Si tu avais une grosse machine à construire, tu comprendrais très vite que l'intérêt d'un bon rendement serait d'éviter une consommation hyper-excessive de vapeur et donc surtout d'éviter de perdre en achat de combustible de très grosses sommes d'argent.

A bientôt.