Étude sur l'entrainement de l'air par un jet d'air ou de vapeur

HAL Id: jpa-00237076

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00237076

Submitted on 1 Jan 1875

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Étude sur l’entrainement de l’air par un jet d’air ou de vapeur

Félix de Romilly

To cite this version:

Félix de Romilly. Étude sur l’entrainement de l’air par un jet d’air ou de vapeur. J. Phys. Theor.

Appl., 1875, 4 (1), pp.267-275. �10.1051/jphystap:018750040026701�. �jpa-00237076�

267 soin d’obtenir d’une manière

expéditiv e

la densité

approximative

de l’échantillon à déterminer.

Cet instrument a la form e d’un aréomètre de

Baumé,

à renflement

en

poire allongée ( fib . r ~, portant

^une

tige

^BC

(d’environ ~

^centi-

mètre de section ^et 15 centimètres de

longueur), qui

^est ici surmontée d’un tube

plus large CD,

fermé inférieurement et divisé ^en centi- mètres cubes et dixièmes de centimètre

cube ;

^{le zéro est}

placé

^au

niveau du deuxième centimètre

cube,

^et l’instrument est lesté de telle sorte

qu’il

s’enfonce dans l’eau

jusqu’à l’origine

^{B de la}

tige, lorsque

^{le tube D est}

rempli

^d’eau

jusqu’au zéro,

^et renferme par suite 2 centimètres cubes de ce

liquide.

La

tige

^AB

porte également

^une

graduation

^{dont le zéro est en B}

et dont les autres divisions

s’obtiennent

ainsi : le densimètre devant servir pour des

poids

inférieurs à 6 grammes, par

exemple,

^{on met}

dans le tube

supérieur

^contenant

déjà

^{de l’eau}

jusqu’au

^{zéro un}

poids

^{de 6} grammes, ^ou bien on y

ajoute

6 centimètres cubes

d’eau;

il s’enfonce

jusqu’en E,

^{où l’on inscrit}

60 ;

^on

_partage l’espace

^{EB en}

60

parties égales (si

^{le tube est}

cylindrique)

^{et chacune}

correspond

à i

décigramme;

^on

prolonge

les divisions

au-dessus,

s’il y ^a lieu.

Pour déterminer une densité avec cet

instrument,

^{on verse dans}

le tube CD 2 centimètres cubes

d’eau;

elle s’élève

jusqu’au ^zéro;

^on

le

plonge

^dans

l’eau,

il affleure en

B ;

^on introduit le _corps dans

CD,

^ce

qui

force le niveau du

liquide

^contenu dans le tube à s’éle-

ver

jusqu’à

la division

3,

par

exemple :

le volume du corps ^est 3 centimètres cubes. L’instrument s’enfonce

jusqu’à

^{une certaine}

division de la

tige, ⁵⁵

^par

exeinple ;

^le

poids

du corps ^{est à5 déci-} grammes ^ou

5~r, ~ ~

^{la densité est donc}

°35.

Ce densimètre

peut

aussi servir pour la densité des

liquides;

^o0

opère

^{alors à} peu

près

comine avec celui de Rousseau.

ÉTUDE

SUR L’ENTRAINEMENT DE L’AIR PAR UN JET D’AIR OU DE VAPEUR.

PAR M. FÉLIX DE ROMILLY.

Je me suis

proposé

d’examiner les efi(~ts d’un

jet

^{d’air ou de va-}

peur

partant

^d’un

ajutage

^{lanceur et} entraînant avec lui une cer-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018750040026701

taine

quantité

^d’air

^ambiant,

^{dans des}

ajutages récepteurs.

^Ces

ajutages,

^{de formes}

^{v ariées,}

^{rentrent tous,}

quant

^{au sens des}

phé- nonlènes,

^{dans un des}

quatre types

suivantes :

10

Coniques

^à

petite

section tournée vers le

lanceur;

2°

Coniques à grande

section tournée vers le

lanceun;

3°

~~~lindni~ues;

4°

^{Perces en lllince}

paroi.

On s*est

occupé

d’abord des etfets du

jet

^{lancé à} l’intérieur de l’orifice

récepteur,

ensuite des effets du

jet dirigé

^à l’extérieur.

_

Les

expériences

^{ont été faites} ainsi : le lanceur est en conlmu-

nication avec une chaudière à vapeur ^servant de réservoir d’air

comprimé.

^{Ce lanceur est fixé sur une base}

pouvant,

par ^une

glissière divisée,

^{se mouvoir vers le}

récepteur.

^{Cette base}

porte

^elle-même

une autre

glissière

div isée pour le ^mouvement latéral. Le

jet

^est

reçu par les

récepteurs désignés plus ^haut,

^{formant tour à tour}

l’entrée d’un

gazomètre

^bien

équilibré. L’air, passant librement,

soulève et

emplit

^{la cloche en un}

^temps

^{observé au}

compteur

^à

secondes. On mesure ainsi la

quantité

^{entraînée avec la vitesse a}

l’orifice et, par

suite,

^la

pression correspondante .

^{Si l’on veut}

examiner l’ciiét du

jet

^{lancé dans un}

ajutage

^{formant l’entrée d’un}

récipient clos,

^{la cloche est}

chargée

^et

immobilisée;

^le

gazomètre

forme alors le

récipient clos,

^{et un} manomètre annexé donne les

pressions.

PREMIERE SÉRIE. ^-

Effet

^~~

^jet

lancé ~X7~

~07~/~CC

^du

7-écep-

tour. On commence

l’expérience

par introduire ^et luter le lanceur dans le

récepteur.

^{On notc le}

temps d’emplissagc, puis

^on

sépare

le lanceur du

récepteur,

^{et l’on examine les enets de}

l’éloignement

et de l’excentration a toute

distance,

^en maintenant

toujours

^le

lanceur dans la direction de l’axe ou dans une direction

parallèle.

On ^a ainsi tous les

effet,

^{tant cn}

récipient

^clos

qu’en récipient

ouvert, selon que le

gazomètre

^est

chargé

^ou

qu’il

^{est libre.}

Le fait le

plus important

^{est la} conservation

intégrale

de la quan- tité de mouvement du

jet

^{lanceur dans la masse} cntralllée. Nous donnons donc tout d’abord

l’ajutage qui

^{réalise cet effet avec les}

conditions de son

emploi.

Nous mentionnerons les autres

ensuite, chaque ^type d’ajutage ayant

^ses

particularités caractéristiques.

Voici le résultat des

expériences

^avec les divers

récepteurs :

^-.

269

EXPÉRIENCES ^avec récepteur conique ^{de u} à de~~rés (petite ^{section vers le} lanceur).

(Diamètre ^de petite section, om,o i 6 ; longueur, Om,1 ) 4).

I.

L’ajutage qui

donne le maximum

d’effet,

^en conservant

l’intégralité

^{de la}

quantité

^de mouvemcnt, ^est le _coxIoiE de 5

à 7 degrés (petite

^section

regardant

^le

lanceur).

^{Le lanceur doit être}

placé

^a

l’extérieur, éloigné

^{d’une distance}

qui

^croit

en raison de la section du

récepteur,

^et

très-peu

^{avec la}

pression

^{au lanceur}

( fi,z. i ) .

Cette distance du lanceur est fixée par le colle de 15

degrés

^{environ formé} par le

jet

ayant

^{son sommet} serti dans l’orifice lan- ceur, ^et

ayant

pour base l’orifice

récep-

teur.

Dans ce cas , la

quantité

d’air reçue 7

est dans la

proportion

des diamètres du

récepteur

^et du lanceur : _q

D

^{D étant}

le diamètre du

récepteur,

^{et d lc diamètre}

du lanceur.

~...

d

La vitesse est en raison

inverse , v ._-_ D

^°

Il faut supposer ^à l’orifice du lanceur toute

la vitesse de la

détente,

^{comme à l’orifice}

récepteur.

Il en résulte donc la conservation in-

tégrale

^{de la}

quantité

^{de mouvement.}

Cet effets est le même

quelle

^{que soit la}

grandeur

^du

récepteur,

^pourvu que l’on se serve du

présent ajutage

dans les condi- tions de nzaximllln

indiquées.

^Voici

quel-

ques

expériences :

Fig. i, demi-grandeur. ^L lanceur tube fin : longueur, Om,092; diamètre, om, 0015;

T temps d’emplissage.

Les chifl’res placés ^{sur l’axe} indiquent ^des centimètres à partir ^{du ras de} l’orifice;

les chiffres supérieurs indiquent ^le temps d’emplissage.

MAXIMUM MAXIMORUM :

récipient

^{olivert, Ss, 6;}

récipient

clos, Om,051 ⁱ (hauteur ^d’eait

avec lanceur de : longueurs, o-,i7; diamètre, om,ooI5).

Lanceur à mince paroi (diamètre, 0,001, réduit à o, ooo8 par contraction de ^la veine;

pression, ⁱ atmosphère).

La

pression

^sur l’orifice de ce

récepteur

^{est en} raison inverse de sa

section, P - h - La

>2 j. ^{constante K varie selon que} ~I

^l’ajutage

J ^ré-

cepteur

forme l’entrée d’un

récipient

^{clos ou d’un}

récipient

^laissant

écliapper ^l’air

librement. Dans le

premier

^{cas, la}

pression

^{est donnée}

par ^un

manomètre;

^dans le second _cas, la

pression

^{est calculée}

d’après

^{la vitesse au} passage.

D’ aprés

^les

expériences

^{faites avec i}

atmosphère

^au

lanceur,

^la

première pression

^{est à} la seconde comine

i,4

^{est à 1.}

Exeoaple :

Le

rapport

^{des sections donnerait en hauteur d’eau}

om,

^{i oo . L’ex-}

périence

^{donnc :}

Il faut avoir

égard

^{à cet}

effet , lorsqu’on place

^{un tube manomé-}

trique

^dans l’intérieur d’un

tuy au

pour évaluer le passage d’un gaz.

Dans le cas de

l’ajutage conique décrit,

^{le maximum à toute dis-}

tance est au centre, ^ce

qui

^{se manifeste en} excentrant le lanceur

parallèlement

^{à l’axe du cône}

récepteur.

Ces

expériences

de recherche des maxima ont été faites avec des lanceurs terminés _par un

long

^tube

fin,

pour

pouvoir

^le

plonger

^de

part

^en

part

^dans l’intérieur de

l’ajutage

^et

l’y

^{mouvoir latérale-}

ment, ^{en obsLruant}

très-peu

^{l’entrée de l’air entraîné.}

Pour les autres

ajutages,

^{il n’en est pas de même : ils}

n’atteignent

pas le maximum de

l’ajutage précité.

^{On verra}

qu’en

substituant

l’ajutage conique

^{de 5}

à 7 degrés

^au

cylindre

habituellement em-

( ~ ) ^Vitesse comptée d’après l’air détendu _reçu dans le gazomètre, ^en supposant l’orifice du lanceur réduit à ,6~,5~ par suite de la contraction de la veine fluide, ayant par conséquent ^un diamètre réduit dans la proportion ^de

6~ à ioo,

^et par suite réduit à om, ooo8.

ployé,

^{on réalise une}

augmentation

^de

plus

^{de 33} pour ^{i oo} d enet utile. On verra de

plus

que le ^maximum

d’effet ,

^{soit avec un réci-}

pient

^{ouvert, soit avec un}

récipient clos,

^n’est

plus

^{au centre} pour

toute distance. L’examen de

l’ajutage

suivant donnera ^une idée de

cette excentration du maximum.

Expériences, récepteur conique de 7 degrés (grande ^{section vers le lanceur).}

(Diamètre : petite section, 0~,016; longueur, om, I I ~ . ) Fig. 2, demi-grandeur.

L lanceur tube fin : longueur, om, 17; ^diamètre, o"Booi5;

.... Courbe des maxima avec récipient ^ouvert (chifl’res ^verticaux supérieurs ^indi- quant l’excentration);

T’ temps d’emplissage ^{sur la courbe ;}

T temps d’emplissage ^sur l’axe;

L’ lanceur tube fin : longueur, om, r ~ ; diamètre, 0~,0015;

--- Courbe des maxima avec le récipient ^clos (chiffres vertieaux inférieurs indi- quant l’excentration);

P pression ^sur l’a~e ;

P’ pression ^{sur la courbe.}

Les chifl’res sur l’axe indiquent ^en centimètres la distance à l’orifice.

Les points ^{vérifiés de} centimètre en centimètre ont été joints par ^des droites.

Pour la courbe en récipient ouvert, ^entre Om,02 ^et om, ⁰³ intérieur, le maximum maxiinorum est peu net; ^il parait ^{aussi bien au centre} qu’à ^om,003 d’excentration.

MA7CIMLM MAII~ioRUâI : récipient ouvert, ios, 6 ; récipient clos, ^{om, 038} (hauteur d’eau).

II. Dans le

co~ yL E cL grande

section tournee vers le

lanceur,

le ma,xirmcmz mcrxirraonumz est à 1 Ïntérieur du cône. Les maxima â

toute autre distance sont

excentrés,

^{et leur suite forme une surface}

courbe de révolution située en

partie

^dans

l’intérieur,

^en

partie

^à

l’extérieur du cône

( . fi~ . 2 ~ .

Si l’on

agrandit l’angle

^du

cône,

^le nLaxirrzunz 1JzaxÙnorum reste

sensiblement à la même

place,

^le

petit

^{axe de la courbc}

s’élargit

^et

le

grand

^axe

s’allonge rapidement.

III. Pour les

ajutages

CYLINDRIQUEs ^avec

récipient

^{owert, le}

maximum maxirnonunz est sur la

ligne ^axiale,

^{à une}

petite

^dis-

tance de l’orifice extérieur. Avec

récipient ^clos,

^à

l’intérieur

et encore à

quelque

^{distance à}

l’extérieur,

^{les maxima sont sur}

l’axe, puis

^{ils forment une courbe}

^fermée,

^{et le} maximzcnt maximzor°LCm

est une

ligne

circulaire formant la

partie

^la

plus

excentrée de la courbe

(~~. 3).

EXPÉRIENCES, récepteur cylindrique.

(Diamètre, om,o16; longueur, otT’, t t 5. ) Fig. 3, demi-grandeur.

L lanceur tube fin : longueur, o’n, og2 ; diamètre, on’’, ool5.

I. lanceur tube fin : longueur, 0"1, ~ Î ; diamètre, o~,00i5.

T temps d’emplissage. ^{Maxima sur l’axe.}

.... Courbe des maxima avec récipient ^clos.

E excentration.

P pression ^{sur l’axe.}

P’ pression ^{sur la courbe.}

Les chiffres sur l’axe indiquent ^en centimètres la distance à l’orifice.

Pression dans le lanceur, ⁱ atmosphère.

MAXIMUM IIAXUIOnU1I : récipient ^ouvert:1 i 15; récipient clos, am,051.

273 On

peut

supposer que le ^même

ajutage

^se transforme et prenne successii ^Cillent la forme d’un cùne

divergent, puis

^d’un

cylindre,

enfin d’un cône convergent. On verrait alors la courbe des maxima intérieure en

partie,

fortemen t accusée

quand

^la

grande

^section

du cône est tournée vers le

lanceur,

^{sortir du}

récepteur

^{et s’amoin-}

drir

quand

^ce

récepteur

de;iendrait

cylindrique, puis

s".-iiiioiiidrir

et

s’éloigner,

^{et enfin}

disparaitrc

^{au moment où l’on} arriverait ^au cône

convergent,

^{d’environ 6}

degrés, qui

^{donne le maximum.}

Si l’on donne au cône

(petite

^{section vers le}

lanceur) l’angle

^de

15

degrés qui

^est

l’angle

^{même du}

jet, remplissage

^{se fait cn}

()%6,

ce

qui

^{fait une}

perte

^{de 20} pour ^{i oo sur} celui de 5

ii 7 degrés.

IV. Pour

l’orifice néce~teccn

^{il MINCE PAROI, si l’on}

éloigne

^le

lanceur du

récepteur,

^et que, ^de millimètre en

millimètre,

^{on exa-}

mine les cffcts de

l’excentration,

^{on trouve} que la suite des maxima forme une courbe

ayant

la fornle d’un

pavillon

très-ouvert

près

^du

récepteur

et revenant

peu à

peu ^sur l’axe vcrs le lieu du jizaxinLmn

77LCL.Z’177L07’llt7t, qui

^{est il la même}

place qu’avec

^le

conique

^coiiver-

gent.

^On retrouve cette courbe dans le

récepteur conique divergent

entre le

point

du 77tCLx’llT2ll17t IILfG.Z’L77t0J’l~l)t et le

petit orifice,

^comme

suite de la courbe

principale. L’emplissage

^du

^gazomètre

^{se fait cm}

douze secondes et demie avec le lanceur

employé

pour ^{les autres}

ajutages.

^La

quantité

^de mouvement est réduite à nloils de moitié de ce

qu’elle

^{est avec le}

conique.

^C’est

l’ajutage

^{le moins favorable.}

Voici les résultats

comparés

^des

expériences précéden tes.

^On

pourra ^constater la

supériorité

^du

récepteur conique convergent ,de

⁶

degrés environ,

^{avec méme lanceur et}

récepteur

^{de même dia-}

mètre.

OBSERVATIONS GÉNÉRALES.

10

Lorsque

^le

récipient

^{clos est}

percé,

^outre

l’ajutage ^récepteur,

d’un autre orifice

égal

^{et semblable} pour la

sortie,

^la

pression

est réduite à moitié.

2° ~

quelque

endroit, que ^{se trouve} l’orifice du

lanceur,

^{soit sur}

l’axe,

^{soit hors de}

l’axe,

^à l’intérieur ou à l’extérieur de

l’ajutage,

l’effet est

toujours supérieur quand

^la direction du

jet

^{se confond}

avec l’axe ou lui est

parallèle;

^{toute direction}

angulaire

^à l’axe pro- duit une diminutiol d’effet

très-rapide.

3° Il faut tenir

compte

^{de la section}

contractée,

^{avec le lanceur}

à mince

paroi,

pour ^le

rapport

des vitesses ou des

pressions

^entre

le lanceur et le

récepteur.

4°

^{On est}

porté

^{à croire} que la

perte

^{d’une certaine}

quantité

d’air par les ^{côtés est unc cause} d’infériorité absolue : c’est une

erreur; ^{car, avec} le

conique convergent

^{de 6}

degrés,

^{le maximum}

est

placé

^{au lieu où.} la base du cône formé par le

jet

^{couvre exacte-}

ment l’orifice

récepteur;

^{or il faut doubler cette distance et} par

conséquent pcrdre

^la

plus

considérable

partie

^du

jet

pour réduire l’effet à celui

qui

^est

produit

par le lanceur

placé

^{au ras même de}

l’orifice où le

jet pénètre

^alors entièrement.

Pour établir les faits

énoncés,

^{on a varié} les formes et les gran- deurs relatives du lanceur et du

récepteur.

Les mêmes

expériences

^{ont été faites avec la} vapeur : ^mêmes résultats.

Cependant, ayant opéré

^comme pour l’air ^{avec une atmo-}

sphère

^de

pression,

^lcs

gouttelettes

^{ducs à} la condensation rendaient les

expériences plus

difficiles ^et moins nettes.

En résumé :

1 ° Conservation

intégrale

^{de la}

quantité

^{de mouvement avec ré-}

.cepteur conique

^{de 5}

à 7 degrés, petite

^{section vers} le lanceur

(~).

Celui-ci est,

placé

^{à une distance}

extérieure,

donnée par la forme

du jet qui

^{fait un cùne de I J}

degrés

^en,

iron,

^dont l’orifice lanceur occupe le ^{sommet et} l’orifice

récepteur

^{la base.} Cette distance croit

un peu ^avec la

pression.

2°

Quantité

elltralllc’e en raison directe des diamètres du lanceur

d, ^. D . ^..

et du

reccpteur fI;

^{vitesse en raison}

inverse d ; ^pression

^{en raison}

1 ’ ) ^{Venturi avait} trouve, pour l’écoulement ^de l’eau _par un ajutage, ^{le même} angle

de divergence, ^ce qui indique pour ^ces deux cas si différents une similitude dans la direction des fluides au moment du passage par l’orifice de l’ajutage. ^{Il est aussi re-} marquable que ^ce soit ^{avec ce} même ajutage formant entrée d’un récipient ^clos que J’on a le maximum de pression ^avec l’air entrainé.

275

, , , T. %

inverse de la section du

récepteur

P

P K

_V- ^{R variant}

selon que

~I ^le

récipient

est ouvert ou clos.

_

3° Les ^autres

ajutages,

inférieurs comme effets.

4°

^{Maximum au} centre, ^{à toute}

distance,

pour le

conique, petite

section ^{verts le} lanceur.

5° Pour les autres, ^courbes

particulièrcs

^u chacun pour la suite des maxima.

60 Courbes différentes pour le ^même

ajutage

^si

le jet

^{est reçu en}

récipient

^{clos ou en}

récipient

^ouvert.

~ °

Lieu du llt(lx’Zl7LZCllI IIZCZ.z’Z77107’1C77L

particulier

^à

chaque

^courbe.

ÉLECTROSCOPE A PILES SÉCHES TRES-SENSIBLES; ^{SON USAGE DANS QUELQUES} EXPÉRIENCES SUR

L’ÉLECTRICITÉ

DE CONTACT ET SUR LA FORCE ÉLECTRO-

MOTRICE DE LA

CHALEUR;

PAR M. AUGUSTE RIGHI.

Voici comment on

peut

^{rendre d’une extrêmes} sensibilité l’élec-

troscope

^à

piles

sèches. Les

piles

^{doivent être rendues mobiles à}

l’aide de vis

adaptées

^{à leur}

^{basc ;}

^les

pôles

inférieurs doivent com-

inuiiiquer

^{avec le} sol par lcs ^{tubes de} inétal

qui

^{amènent le gaz de}

l’éclairage,

^{et les}

pôles supérieurs portcnt

^deux

larges

^{lames de lai-}

ton

parallèles,

^entre

lesquelles

^{se trouve} la feuille d’or. Celle-ci est

très-courte et très-étroite. On

approche

^les

piles

^{de la}

feuille, jus- qu’à

^cc

qu’clle

^{se tienne en}

équilibre très-instable,

^et

qu’à

^{la moindre}

charge

^{elle commence à osciller entre les}

pôles.

^{En la mettant alors}

en communication avcc le

sol,

^{au moment où elle est}

près

^{de sa} po- sition

d’équilibre,

^{on réussit ~1}

l’y

maintenir. Les communications

avec le sol et celles des conducteurs avec la feuille d’or doivent se

faire avec

soudure,

^{ou du moills av ec}

ainalgamation.

L’appareil

^ne donne pas d’indications

fausses,

^{et sa} sensibilité devient si

grande, qu’il

^{est facile de}

répéter l’expérience

^{de la double}

lame

zinc-cuivre,

^{même sans} condensateur. J’ai soudé ^au bouton de l’instrument

quatre

^fils

nlétalliqucs, platine, ^cuivre,

^{fer et zinc.}

Lorsque

^{la feuille d’or est d’abord}

verticale,

^{elle se mcut} dès que l’on touche le fil de zinc ou celui de

fer)

^{ou même celui de cuivre.}