1840-traite La Chaleur

CHAPITRE S.

- DISPOSITIOKS LlES

GESERATEUKS A VAPEUR.

i 13

distribué. En général, quand les foyers dépassaient en longueur la limite que nous venons d'indiquer, on a trouvé avantage à les raccourcir. On doit toujours donner aux barrcaux une inclinaison assez considérable vers l'arrière, afin de faciliter le chargement. Il y a deux ou trois rangées de barreaux sur la longiicur de la grille, et il est indispensable que leur dilatation poisse se faire librement. Afin de diminuer l'intensité de la chaleur sur les parois latérales et empêcher la tôle de se brûler, il convierit de placer les barreaux extrêmes tout à fait en contact avec la paroi. On empêche ainsi l'accès de l'air, et par suite lcs jets de flamme. 4 171. A la suite de la grille se trouve un autel que l'on fait généralement en briques. Quelquefois cependant, afin d'augmenter la surface de chauffe, l'autel est formé d'une caisse en tôle pleine d'eau, communiquant par 13 partie inférieure et sur les deux côtés avec la chaudière. On a soin de donner i la partie supérieure de cette caisse une inclinaison assez grande vers la paroi latérale d a foyer, afin de faciliter le dégagement de la vapeur produite ;mais, malgré cette précaution, la tôle est sujette à se brûler et à se fendre, et les autels en briqucs sont préférables. 1172. Les parois verticales des foyers, et en gén6ral des galeries, devraient être légèrement inclinées, de manière que le ciel fat un pet1 moins large que le fond. On favoriserait ainsi le dégagement de la vapeur, qui, sans cette précaution, forme contre la paroi une espèce de cloison, et empêche la transmission de la chaleur à l'eau située au delà. En outre, la tôlc, s'échauffaiit davantage, se détruit plus rapidement, et, comme sa résistance diminue beaucoup avec la température, il peut en résulter, dans certains cas, les plus gravcs accidents. On comprend facilement, d'aprks ce que nous scnons dc dire, pourquoi les surfaces de chauffe horizontales, rccourertes d'eau , telles que le ciel du foyer, sont beaucoup plus productives en vapeur que les surfaces verticales. Le fond di1 cendrier produit, par la mkmc raisori, trèspeu de vapeur et s'use beaucoup plus rapidement que les autres parties. Il est vrai que sa destruction est considérablement accélérée par l'eau que les chauffeurs ont l'habitude de jeter pour éteindre les escarbilles. 1173. Les tubes des chaudières de bateau sont souvent en fer. Ils ont 0" 075 à 0" 085 de diamètre, et 1"5O a 2" 20 de longueur. Souvent aussi on se sert de tubes en laiton des même8 dimensions. Dans ce dernier cas, le joint avec les plaques des tubes se fait, soit ail moyen de viroles légèrenient coniques qu'on enfonce dans les extr6mités des tubes, soit plus simplement, lorsque les tubes sont assez épais, cn matant et mandrinant solidement l'extrémité des tubes contre les plaques. L'emploi des viroles a l'inconvénient de réduire la section des tubes II.

8

de gaz et de vapeur ait lieu en sens contraire du mouveinent de la locomotive; on utiliserait ainsi, par la réaction sur le fond du tuyau, le travail de l'écoulement. Dans le cas particulier que nous avons étudié (1185), en supposant l'oxygène de l'air compléternent ou à moitié transformé en acide carbonique, le travail provenant de la réaction serait équivalent à 2 , s et 11,i 4 chevaux vapeur ; la machine consommant Okl 12 de coke par seconde ou 0,112. 3600 = 403k2 par heure , produit certainement plus de 100 chevaux de force; ainsi, l'kconoinie qu'on retirerait de cette disposition, méme dans le cas le plus favorable, serait peu importante, d'autant plus que le changement de direction des gaz augirienterait la résistance et diminuerait probablement l'effet produit par le jet de vapeur. 1190. En France et en Angleterre, on n'employnit, il y a peu de temps, que d a coke pour le service des locomotives, principalement en vue de la régularité du service et pour éviter la fumée, et même dans ces derniers temps on recherchait le coke ne produisant qu'une petitc quantité de cendres. Mais il est évident que tous les coinbustibles pourraient être employés. En Autriche, sur les chemins du Nord, les locomotives sont alimentées avec du bois. D'après des-essais faits eu 1844,1OOk de colte peuvent être remplac" par 0"" 676 de bois de pin, ou Gmc540 dc bois de chêne, ou 22skde tourbe. En Bohême, où l'on ne trouve point de houilles propres à la fabrication du coke, on a reconnu que la houille, les lignites et le bois pouvaient être substitués au coke sans inconvénient. 1191. Il y a quelques années, on a fait cn Anglcterre de nombreux essais pour reniplaccr le coke par différentes espèces de houille, en augmentant à peu près de rnoitié la longueur du foyer. Les houilles grasses obstruant la grille diminuaient beaucoup le tirage, produisaient beaucoup de fumée, ct la consomination de houille était beaucoup plus considérable que celle de coke. Avec des houilles maigres, on évitait la furnée ; mais ces houilles se divisaient en petits fragments par l'action de la chaleur, une partie passant à travers la grille et une autre partie dans la boite à fuinée; on a été ainsi obligé de renoncer à l'emploi des houilles maigres, et on en est revenu à l'usage du coke. 1192. La question a été reprise récemment en employaiit la grille À échelons de M. de Marsilly (733)) ou la grille de M. Durnéry. Je rapporterai à ce sujet un extrait du rapport fait par MAI. de llarsilly et Chobrzynski sur les résultats obtenus en 1856, et inséré dans le bulletin de la Société d'encouragement. 1193. « Au 31 décembre derriier, on comptait sur le chemin du Nord 83, et sur le cherriin d'Orléans 134 locomotives munies de grilles

,

150

LIVRE VI].

- VAPORISATIODI.

cylindres ou des tiges. Un fait remarquable, et qui mérite d'être signal&, c'est que ces entraînements d'eau se manifestent principalement dans les chaudières neuves, et disparaissent quelquefois lorsque leurs surfaces intérieures sont couvertes d'une légère couche d'incrustations. On pourrait aussi produire un tirage mécanique, comme pour les générateurs fixes; il en résulterait une économie notable de combustible, parce qu'on pourrait refroidir complétement l'air brûlé (571). Si les générateursétaient à haute pression, à 4 ou 5atmosphères, l'eau d'alimentation pourrait être échauffée en parcourant un cylindre d'un assez grand diamètre, disposé comme les réchauffeurs des générateurs fixes, dans lequel les dépôts s'effectueraient presque en totalité, si le cylindre avait un grand diamètre, et que la vitesse de l'eau y fût trèspetite. Générateurs des locomotives.

1254. Ces générateurs sont disposés d'une manière si avantageuse pour le service, et paraissent satisfaire si complétement aux conditions qu'ils doivent remplir, qu'il est peu probable qu'ils éprouvent de grands changements dans leur disposition. Mais ils nie paraissent susceptibles de plusieurs améliorations importantes dans les détails. D'abord, il n'est pas douteux qu'on rie parvienne à leur faire produire un plus grand effet utile, en augmentant l'étendue de la surface de chauffe, soit par l'accroissement du nombre et du diamètre des tubes, soit en plaçant dans chacun'd'eux des lames de tôlediversement disposées, qui prendraient la température de l'air brûlé, et chaufferaient les tubes par rayonnement; cette disposition ne présenterait aucun embarras pour le nettoyage intérieur des tubes, parce que ces lames de t6le ktant seulement posées pourraient être facilement enlevées; à la vérité, elles augmenteraient la résistance de l'air brûlé, mais l'accroissement de résistance serait très-faible. En effet, nous avons vu (1 2 87), en parlant des locomotives, que la charge qui produisait l'écou1,93) , le premier lement était moyennement égale à p (5,21 nombre représentant la résistance de la grille, et le second celle des tubes; or, si les tubes prenaient un diamètre deux Pois plus petit (leur nombre devenant quatre fois plus grand, pour que la somme Kl des sections restât constante), la résistante 7 deviendrait deux fois plus grande; la charge pour produire l'appel deviendrait alors p (5,21 $-3,86) =p. 8,07 ; elle seraitdonc augmentée dans le rapport 8 07 L- - 1,13. En supposant que le tirage de la cheminée soit constant, 7,lk

+

- EVAPORATION. la valeur de nz donnée précédemment (1380 et suiv.). 11 est plus avaiitageux d'employer des surfaces de chauffe égales, parce qu'aloi-s les appareils sont les mêmes, et un excès de surface, pour que l'effet ne diminue pas par l'introductioii d'une petite quantité d'air. La question dont il s'agit est d'une très-grande importance dans toutes les opérations où la quantité d'eau à évaporer est considérable, coinnie dans les raffineries et les fabriques de sucre. 1425. Un appareil analogue à celui de M. Degrand a été exécuté cn Angleterre par John Reynolds, pour la concentration des eaux salées, niais il n'a pas réussi. Les surfaces de densation étaient forinées de tubes d'un petit diamètre, chauffés exterieurenieiit. Ces tubes s'obstruaient par des cristaux de sel. Je pense que les appareils à effets multiples ne peuvent guère être employ'es pour la concentration des dissolutions salines qu'autant qu'on n'atteindra pas la saturation. 1426. Mais c'est surtout pour la concentr-ation des jus de betterave que l'emploi de ces appareils serait important; car le rendement des jus étant de 0,08 environ, il faut évaporer 92k d'eau pour obtenir Skde sucre; par conséquent chaque kilogramme de sucre exige environ ekde houille, quand l'évaporation a lieu directement. 1427. Le principe des distillations et des évaporations successives, en employant la même chaleur, paraît avoir été établi et appliqué pour la première fois en 1839 par M. Pecqueur. Plus tard, des appareils ont été construits sur les mêmes principes dans les divers pays manufacturiers, notamment en Amérique, par M. Hillieux, en 1845. Nous n'avons à nous occuper que du mode de condensation des vapeurs, car les nioyens employés pour le passage de la vapeur d'un vase de distillation au suivant, pour l'alinîentation des vases et pour la production du vide, n'ont rien de particulier et peuvent varier d'un grand nombre de manières ; ils sont d'ailleurs bien connus. 1428. Dans les premières dispositions adoptées par M. Pecqueur en 1829, cet ingénieur employait des appareils analogues à celui qui est représenté figure 31 8, afin de laisser aux tubes la liberté de changer de forme et de longueur sans que les joints fussent altérés. Dans son brevet de 1834, l'appareil est disposé cornrne l'indique la Eigure 336. L'ensemble des vases évaporatoires forine un cylindreSvertical oii-rrertà la partie supérieure, divisé, par des plaques transversales en cuivre, un peu bombées en dessus, en quatre chambres intérieures -4,B, C, D, formant autant de chaiidières partielles ; celle du bas est chaufftk par de la vapeur qui circule dans un double fond; des tuyaux garnis de robinets établissent des communications d'une chandière à 246

LIVRE 1A.

9

GHAP. VIII.

- APPAREIIS A EFQETS MULTIPLES.

255

D, D, prises de vapeur supplémentaires pour la mise en train; F, F, rés destinés à retenir l'eau entrainée mécaniquement par la vapeur qui arrive du générateur par un tuyau E ; H, tuyau de retoiir de l'eau condensée. On voit, d'après cette disposition, que lorsque, par une opération préliminaire, on a purgé d'air la chaudière et qu'on ouvre tous les robinets, le jet de vapeur, en s'échappant par la buse b, appelle la vapeur qui se forme dans la partie supérieure de la chaudière, la comprime en la lancant dans le serpentin, el que le chauffage a lieu et par cette vapeur et par celle que fournit le générateur. La chaudière sur laquelle on a bit l'expérience que nous allons rapporter avait 1" de largeur sur 2" 50 de longueur. On a commencé par expulser l'air de la chaudière et par chauffer l'eau à $O@, en y introduisant directement la vapeur; ensuite on a fait passer la vapeur dans le serpentin, et on a ouvert les robinets a, a; la pression dans le vase F a été maintenue à 5 atmosphères, et 8 0" 873 en hauteur de mercure dans le serpentin. La quantité d'eau évaporée dans la chaudière a été de 9tk9. Dans une première expérience, on avait condensé 40k d'eau dans le serpentin. En admettant que la quantité de vapeur fournie par le générateur était la même dans les deux expériences, il s'ensuivrait que 40' de vapeur auraient évaporé 91 9 d'eau, ce qiii donne 91 9 = 2k3 d'eau par kilogramme de vapeur. La seule manière de reconnaître l'effet que ce mode d'ophration pourrait produire serait de condenser complétement la vapeur il la sortie du serpentin ; le poids de l'eau qu'on obtiendrait ainsi, ajouté à celui de l'eau écoulée du serpentin, représenterait le poids de In vapeur fournie par le générateur et celui de la vapeur d'eau fournie par le liquide à évaporer ; et comme ce dernier poids peut facilement se déduire de l'abaissement di1 niveau, on trouverait facilement le rapport de la quantité de vapeur employée à celle qui est produite; jusqu'à ce que l'expérience ait été faite ainsi, on ne peut avoir que des probabilités sur l'efficacité de ce nouveau moyen d'évaporation. 11 parait que ces essais n'ont pas été faits, ou du iiloins que les résultats n'ont pas répondu aux espérances de l'auteur, car il n'a pas persisté dans ses recherches. 1437. 11 est encore possible d'utiliser la chaleur qui provient de la condensation des vapeurs pour produire une seconde é~ üporation, lorsque la température de l'ébullition di1 second liquide est moins élevée que celle du premier. Il est même des cas dans lesqnels cette opération s'exécute avec une extrême facilité. Par exemple, dans les fabriques d'acide acétique, l'acide brut obtenu par la distillation du bois doit être distillé de nouveau pour être séparé d'une partie du goudron e

+

CHAP. III.

- SECHAGE

PAR UN COURANT D'AIR PRODUIT ARTIFIC.

261

plétement nul. Ainsi on ne peut pas faire des travaux réguliers et continus, ou bien il faut des séchoirs d'une dimension extrêmement considérable pour y accumuler les tissus, quand le temps n'est pas favorable. Les seules conditions à remplir dans le séchage à l'air libre consistent : 1" à placer le séchoir dans un lieu découvert où l'air circule facilement; 2" à lui donner une grande élévation, parce que l'air est d'aitant plus sec et plus agité qu'il est plus éloigné de la surface de la terre; 3"à donner un libre accès à l'air par tontes les faces du bâtiment. Lorsqu'il est dangereux de laisser pénétrer dans les séchoirs l'air saturé d'humidité, par exemple, dans les séchoirs à colle, on place sur les faces du bâtiment de grandes jalousies que l'on ouvre et que l'on ferme à volonté. Ordinairement on couvre les séchoirs d'un toit qui dkborde beaucoup les fakes latérales, afin d'abriter les matières qu'il renferme des luie es obliques. Nous ne pouvons pas entrer dans de plus longs détails sur Lin sujet que nous ne devons considérer que d'une manière générale.

CHAPITRE III. SÉCHAGE PAR U N COURANT D'AIR PRODUlT ARTlFlCIELLEhIEST.

1452. Dans la dessiccation à l'air libre trois circonstances exercent une grande influence sur la rapidité de l'évaporation : la température de l'air, son état hygrométrique, et la vitesse du vent. Cette vitesse pourrait être produite artificiellement par une action mécanique, et comme le travail nécessaire pour faire mouvoir un grand volume d'air avec une petite vitesse est très-faible, il est important d'examiner quel serait, sous le rapport économique, le résultat de ce mode de séchage. 1453. Supposons une galerie remplie de matières à sécher, ouverle par un bout, comn~uniquantpar l'autre avec l'orifice central d'un ventilateur àforce centrifuge. Supposons, pour fixer les idées, que l'orifice d ~ i ventilateur ait 1" de diamètre, et que la vitesse d'accès soit .de 2" ; le volume d'air appelé par seconde sera de 2 x P 7 8 5 = 1"'570, et son poids de 2 X I k02 = 2W4. Le travail, abstraction faite du frottement, sera de 0" 4, tandis que le travail d'un homme appliqué à une manivelle est de 10k" ; ainsi un homme pourrait facilement conduire deux ventilateurs, même en exagérant les résistances de toute espèce, en donnant à la galerie pour section 2" sur 8") et 45 à 20" de longueur, les étoffes étant espacées comme elles le sont dans les séchoirs ordinaires

CHAPITRE 1V.

- SECHAGE PAR LA CHALEUR.

267

les quantités C de chaleur absorbées par la vapeur :

et celles C, absorbées par l'air :

les quantités totales C vapeur : sC7

8"i:

IGcO

+ C, de chaleur renfermées dans l'air et dans In 2ic l

4iC6

6OCO

8Sc5

1279

1S3C0 274'6;

,%*

Les rapports des quantités de chaleur renfermées dans la vapeur aux chaleurs totales contenues dans l'air et la vapeur sont :

les poids P

+P, du mètre cube du mélange :

les poids du mètre cube d'air sec aux mêmes températures :

les poids d'air nécessaires pour évaporer I k d'eau aux diverses températures :

1464. Il résulte de ces nombres plusieurs conséquences importantes : 1"'effet utile de la chaleur décroît d'abord rapidement à mesure que s'élève la température du mélange d'air et de vapeur à la sortie du séchoir ;il atteint un minimum égal à 0,65, pour une température de 20" envirori et augmente ensuite lentement avec la température, pour redevenir égal à l'unité à 4 00" ; 2"la densité de l'air saturé de vapeurs décroît constamment avec l'accroissement de température, et elle est toujours plils petite que celle de l'air sec à la même température. 1465. Nous avons supposé l'air extérieur à 0" et sec, mais il est toujours à une température différente et plus ou moins chargé de vnpeurs ; ces circonstances feront certainement varier les nombres que nous avons calculés; mais ces variations ne changeront pas les conséquences générales que nous avons déduites de la supposition admise. 1466. Pour que l'air chaud puisse sortir saturé à une température donnée, du moins quand les matières humides ont été échauffées, il

- SECHAGE. 1482. On peut aussi activer le tirage de la cheminée d'évaporation, en y plaçant la cheminée du calorifère, qui doit alors être en tôle ; son sommet doit dépasser celui de la cheminée enveloppante, et chacune d'elles doit être terminée par un chapeau (fig. 340), afin d'éviter que la fumée ne soit refoulée dans le séchoir. On pourrait faire déboucher la cheminée à fumée à une certaine hauteur dans la cheminée d'évaporation ;si la cheminée à fumée s'élevait à quelques mètres, le tirage du foyer ne serait pas sensiblement diminué, et celui de la cheminée d'évaporation serait beaucoup augmenté ; mais cette disposition serait dangereuse si les matières à sécher étaient altérables par la fumée. 1483. Indépendamment de la chaleur perdue pour l'évaporation de l'eau renfermée dans les matières à sécher, il y a dans les séchoirs plusieurs autres causes Kg. 340. de perte qu'il est n6cessaire d'examiner, afin de voir quels moyens on pourrait employer pour les éviter, ou du moins pour les diminuer. 1484. La première est la perte de chaleur à la fin du séchage par l'air chaud qui se dégage sans être saturé. On peut l'éviter complétement par une disposition très-simple et d'une exécution facile. Le séchoir est divisé en deux chambres égales A et B (fig. 341) par deux cloisons verticales, séparées par un intervalle suffisant pour que la section horizontale de l ' e s qu'elles comprennent excède celle de la cheminée d'évaporation. Ce canal vertical intérieur est muni, à la partie supérieure, à la partie inférieure et de chaque côté , d'ouvertures qui règnent dans toute la longueur,et qui sontgarnies Fig. 341. de registres mobiles a, a', b, b', a u moyen desquels on peut faire communiquer la partie inférieure de chaque chambre avec la partie supérieure de l'autre. Au centre de chacune des chambres se trouve un tuyau vertical qui amène LIVRE X.

274

Lcl

CHAPITRE VIII. - DESSICCATI03 DU BOIS E T DE LA TOURBE. 307

ges se c o q o s e de poutres engagées par leurs extrémités dans les milrailles, et de poutrelles mobiles posées en travers. Le bois est introduit dans le séchoir, en partie par deux portes latérales dont le seuil est au niveau du grillage, en partie par trois orificespratiqués dans la voûte. Pour faciliter la circulation des gaz chauds au milieu de la masse à sécher, on y réserve plus de vide qu'il n'en existe dans le bois cordé. Le rapport du plein auvide,qui est de0,67 environ dans le bois cordé, se trouve réduit à 0,56. Dans l'étage inférieur de la chambre se trouvent deux foyers, composés chacun d'une galerie voûtée de 0" 47 de largeur sur 0" 68 de hauteur, occupant en longueur lalargeur de la chambre. Le combustible qui se compose en partie de débris, est chargé sur deux rangées de briques, servant de cheriêts, sur unespace de 2" environ, par unc porte en tôle, au-dessous de laquelle arrive constamment un fort courant d'air. La flamme et les gaz se portent d'abord vers l'extrémité postérieure du foyer ; de là ils reviennent en avant, et ordinairement les gaz coiilbustibles entraînés sont brûlés, par leur mélange avec l'air, lorsque le mélange est revenu dans la partie contiguë à la porte du foyer. Dans cc trajet, les gaz cèdent d'abord une partie de leur chaleur sensible aux parois du foyer, qui la dispersent par rayonnement; ils se refroidissent encore, en se mêlant avec de l'air affluant directenlent par les interstices de la porte, avant de déboucher par les nombreux ouvreaux, dails le compartiment inférieur de la chambre. Dans cette région, la température des gaz brûlés est à peu près de 180". De lA, ils s'élèvent à travers le bois, et descendent contre les surfaces intérieures des murs, qui sont nécessairement à une plus basse tempéralure que le bois; ils sortelil chargés de vapeurs, et s'écliappent dans l'air par six orifices ayant en semble une surface de 14 décimètres carrés, situés au-dessous des ouvreaux du foyer, à une température qui s'élève graduellement de 30" a 90". La durée d'une opération varie avec l'état hygrométrique du bois et la température extérieure ; en été, la durée du feu peut être réduite a 2 jours et demi; en hiver, elle peut s'étendre à 6 jours. Lorsqu'on juge, à l'apparence des gaz, qu'ils ne sont plus chargés de vapeur d'eau, on cesse le chauffage, on ouvre les portes latérales et les orifices pratiqués dans la voûte, et on peut bientôt procéder au déchargement. IAa consommation varie avec la durée de l'opération; en moyenne, elle est de 0,33 du poids desséché. 1538. Dans l'usine de Neuberg, les gaz provenant du foyer ne passcllt pas à travers le bois. Le mode de dessiccation est différent. Les bûches ont O" 80 de longueur, et Omq0015à Omq 0020 de section. Une chambre, toujours en maçonnerie et voûtée, présente une capacité de 63"' d'une

CHAPITRE S. - TORREFACTION DU TABAC A FUMER.

319

CHAPITKE X. TORROFACTION DU

TABAC A FUBIEK

4559. Le tabac à fumer, en sortant des machines dans lesquelles il a été haché, doit éprouver une première dessiccation à une température voisine de 150" ; il est ensuite porté dans des séchoirs, où se complète sa dessiccation: On a employé en France deux espèces d'appareils de torréfaction : ceux qui sont chauffés par la vapeiir, et ceux dans lesquels les plaques sont chauffées directement par un foyer. Nous décrirons ces appareils avec détail, parce qu'ils sont applicables à d'autres usages, et parce qu'ils renferment des dispositions qui peuvent être utiles dans u n grand nombre de cas. 1560. Les premiers fours de torréfaction à feu nu, que l'Administration des tabacs de France a fait sxécuter, se composaicnt de plaques de fonte ou de tôle, placées à la suite les unes des autres, reposari t sur deux murs de briques ;le foyer était à une des extrémités ;la funiée parcourait toute la longueur des plaques, et se rendait ensuite dans la cheminée. Mais, par cette disposition, la température des plaques était trèsirrégulière,l'opération exigeait beat'coupde soin de la part des ouvriers, et on ~ e r d a ibeaucoup t de chaleur. 1561. M. Rudler, ingénieur de la manufacture des tabacs de Paris, a fait construire des fours qui n'offrent aucun de ces inconvénients, et qui servent en même temps brûler les côtes de tabac, dont on ne fait aucun usage et qu'on doit détruire, afin qu'clles ne deviennent pas un élément de fraude. Cette dernière condition était difficile à remplir, du moins en brûlant complétement la fumée, parce que les côtes de tabac, renfermant beaucoup d'eau et de sels, s'enflamment difficilement ;mais la combustion de la fumée doit absolument être complète ; car, lorsqu'elle ne l'est pas, il en résulte dans le voisinage une odeur insupportable. La figure 363 represente une coupe longitudinale suivant la ligne OP du four dont il s'agit; la figure 364, une coupe horizontale, et la figure 365, une coupe verticale suilant la ligne M. -a, foyer à houille; b, foyer à côtes de tabac ; c, partie des carneaux où se réunissent les flammes des deux foyers ;d, d, d, d, carneaux parcourus par l'air brûlé ; gg, bassin en fonte, composé de trois parties ; surce bassin est boulonnée iine grande plaque de tôle hh, sur laquelle se fait la torréfaction du

CHAP. 1.

- CALORIFERES PLACES DANS LES LIEUX A CHAUFFER.

337

de maçonnerie légère; l'intervalle de la colonne et de l'enveloppe communique par le bas avec un canal qui s'ouvre au dehors, et par lc haut, avec l'air de la pièce. Cette disposition est évidemment la plus économique sous le rapport des frais d'établissement et de l'effet utile du combustible ; car le tirage a lieu dans la partie verticale du tuyau, et la fumée pourrait être complétement refroidie dans le tuyau horizontal. 1593. La surface de la grille peut se déterminer d'après la quantité maximum de combustible à brûler par heure ; cette quantité doit représenter le nombre de calories qui passent dans le même temps à travers les vitres et les murailles, dans lcs circonstances les plus défavorables. hfais il convient toujours d'employer de très-grandes grilles de manière à avoir dcs feux dormants. 1594. Connaissant la hauteur de leur partie verticale, on pourrait calculer avec une approximation suffisante la section des tuyaux, par l n même méthode que pour les générateurs. Pllais cette section doit ètrc. déterminée par une autre considération, celle de l'étendue de la surface de refroidissement, ce qui, à moins que les tuyaux n'aient unt: très-grande longueur, conduit à des sections plus grandes que celles qu'exigerait le tirage. Dans la disposition que nous avons indiquée, on ne peut pas compter que le foyer soit à une température supérieure à 600 ou 700", à cause de la chaleur rayonnée sur l'enceinte constarnment refroidie par le courant d'air traversant l'espace qui la sépare cle l'enveloppe extérieure. L'air brûlé qui sort du foyer se refroidit dans les tuyaux, et toujours davantage à mesure qu'il s'approche de la cheminée : ce refroidissement dépend à la fois de la ~itessed'écoulement, de la perte de chaleur par le tuyau et de la répartition de la chaleur. dans chaque tranche transversale. Ces phénomènes sont si compliqués, et si variables, qu'il est impossible de calciiler exactement la température des différents points des tuyaux et par suite l'étendue de la surface de chauffe. Mais on peut trouver une valeur suffisamment approchée pour les applications, en adniettant que l'air brûlé s'échappe du foyer à une température voisine de 500", qu'il se refroidit complétement dans son parcours, que la température de la pièce est de 15", et que la quantité de chaleur émise est la même que si le tuyau avait dans toute son étendue la température moyenne de 250". D'après cela, la quantité de chaleur émise par mètre carré et par heure, pour un tuyau de O" 45 de dianiètre, serait donc, d'après la formule (806), égale A 712 . 3,36 462 . 2,3 = 3358 calories : ainsi, pour refroidir l'air brûlé qui, en sortant de la colonne, renferme encore à peu près les q: - de

+

II.

22

368

LIVRE XI.

- CHAUFFAGE

DE L'AIR.

appareil est c ~ i n ~ l i ~etuilé exige des réparations fréquentes ; on ne l'a pas imité dans d'autres usines. Les appareils précédents ont 6th en général remplacés par les deux dispositions suivantes, qui ont entre elles une grande analogie. 1652. La première , connue sous le nom de Calder, usine anglaise .où elle a été construite pour la première fois, est représentée dans les figures 421 et 422. L'appareil se compose de deux cylindres horizontaux A et B, et de'neuf petits tuyaux C, C, recourbés en forme de siphons, et dont les estrémités sont fnées et inastiquées dans des tubulures des cylindres. Le tuyau d'arrivée de l'air est fermé à son ': extrémité en dehors du four, et _il en est de même du tuyau de départ. Ce système de tuyaux est placé dans un fourneau. Les ashq. 421. fio. 422. semblages des .petits tuyaux avec les gros sont enveloppés de maçonnerie ; la flamme du foyer arrive dans le four par une fente longitudinale nn, pratiquée 'daus toute sa largeur, et l'air brûlé s'écoule dans la cheminée par uri conduit en maçonnerie établi à la partie supérieure du four. Dans un appareil qui a bien fontionné, les tuyaux A et B avaient 3" 30 de Iongiieur et O" 25 de diamètre; les petits tuyaux C avaient 0" 08 de diamètre intérieur. La température de l'air peut atteindre dans cet appareil 300" et plus. L'effet utile doit être bien-faible, à cause surtout de la disposition des orifices de sortie de,l'air brûlé. 1653. Les figures 423,424 représentent ime coupe verticale longitudinale du deuxième appareil connu sous le nom de Taylor, son inventeur. 11 se compose, comme le précédent, de deux gros tuyaux horizoiitaux, réiinis par huit tuyaux courbés en denii-cercles, fixés à leurs extrémités dans des tubulures des gros tuyaux. On a donné à ceux-ci 3" 60 de longueur, 0" 36 de diamètre extérieur, 0" 025 d'épaisseur, ce qui fait 7"q 06 de surface. Les tuyaux courbes avaient pour axe un cercle de O" 78 de rayon, et une longueur de 2" 25 ; leur diamètre était de

...

418

LIVRE XII.

- CHAUFFAGE DES LIQUIDES.

p a n d la condensation de la vapeur d'eau ne peut pas nuire à l'opération ; il est principalement employé pour les cuves de teinture, les cuves à papier, les bains, etc. 1777. Le calcul de la quantité de vapeur à fournir dans un temps donné, des dimensions de la chaudière, des tuyaux à vapeur et de tous les éléments des fourneaux, ne présente aucune difficulté. Supposons, par exemple, qu'il s'agisse, avec de la vapeur à fi"', d'amener à l'ébullition dans une heure, et successivement, une série de cuves de teinture, contenant chacune 1000 litres d'eau à 15". Lorsque l'ébullition sera déterminée, chaque kilogramme de vapeur condensée aura réellement fourniau liquide à chauffer652,94 - 100 =552,94 unités de chaleur, puisque l'eau provenant de la condensation reste dans le liquide. Ainsi la quantité de vapeur à fournir par heure sera de 1000.85 = 1 53k7. 1778. Le chauffage par la vapeur présente, dans les teintureries et les papeteries, u n très-grand avantage sur le chauffage direct : 10 parce que chaque cuve, devant ètre chauffée séparément, exigeait, dans l'ancien système, un foyer à part, tandis que, dans le nouveau, un seul suffit pour toutes, quelque nombreuses qu'elles soient; ce qui produit une très-grande économie de combustible, car la perte de chaleur par les parois des fourneaux augmente avec leur nombre; 20 parce que l'on n'a point à craindre dans le chauffage par la vapeur, comme dans le chauffage direct, l'altération des matières qui se déposent au fond des chaudières; 3" parce que l'on peut avec une très-grande facilité, et par le seul mouvement d'un robinet, commencer, suspendre le chauffage, et maintenir le liquide à une température sensiblement constante; 4." parce qu'enfin les cuves peuvent être en bois, et disposées arbitrairement dans toutes les parlies de l'atelier. 1779. La disposition le plus généralement employée dans le chauffage par la vapeur consiste en un tube vertical plongeant au fond de la cuve,ouvert par le bas, et communiquant, par sa partie supérieure,avec une chaudière à vapeur. Mais pour éviter le bruit que les condensations subites de la vapeur occasionnent par cette disposition, ainsi que les grandes oscillations de l'eau dans le tube, qui, dans certaines circonstances, pourraient la faire remonter jusque dans le générateur, or1 place au fond des cuves un tube en cuivre, contourné suivant la forme des appareils, ct dont les parties latérales sont percées d'un grand nombre de petits trous très-capillaires ; ce tube communique extérieurement avec un autre, qui amène la vapeur du générateur, ef qui est garni d'un robinet et ordinairement d'une petite soupape à air,

CHAPlTRE V.

- CHAUFFAGE DES BAINS.

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sements de bains de Paris non situé sur la Seine. Chaque bain renferme 280 litres d'eau. La température moyenne des bains est de 30" en hiver et de 28" en été. L'établissement donne par jour 80 à 100 bains en hiver, 180 à 200 en été. Dans une année, on a chauffé 35796 bains pour lesquels on a brûlé 318 voies de bois pélard de 750k, à 30 francs ; en ajoutant au prix d'achat 445 francs de frais de voiture et de transport, la dépense totale de combustible s'est élevée à 9985 francs, et pour chaque bain à 0' 28. Depuis on a remplacé le bois par la houille, dorit la voie de 15 hectolitres ras pesant de 1000 à 1200 kilogr. a été payée 58' 20, et le prix moyen du bain, déduit de la consommation nioyenne de trois années, pour 170000 bains, a été réduit à 0' 186. Au prix di1 bois en supposant qu'ilcontienne 33 pour100 d'eau, le prix de 1000 unités de chaleur serait de .Of 015, tandis que pour la houille la valeur de 1000 calories serait seulement de Of 007, un peu moins de moitié ; si la houille employée avait été de bonne qualité et si la combustion avait été faite dans de bonnes conditions, le prix d'un bain chauffé à la houille aurait été de 0' 140. 1808. D'après les renseignements recueillis par M. Darcy, ingénieur en chef des ponts et chaussées (Rapport de la commission chargée en 1850 d'étudier la question des bains et lavoirs publics), dans l'établissement therinal d'Enghien, la dépense moyenne annuelle par bain, y compris le combustible nécessaire pour élever l'eau à 1 5 ou 20 mètres de hauteur, a été de 0' 23 ; c'est la moyenne de 4 années ; la dépense minimum d'une année a été de 0' 165. Dans deux autres établissements situés dans l'intérieur de Paris, la dépense était seulement de 0' 125. La différence entre le résultat du calculet des expériences en grand résulte du chômage pendant lequel la température de l'eau doit être maintenue constamment au même point. Aux bains d'Enghien dans les mois de mai, juillet et octobre, les prix de revient du chauffage d'un bain sont 0' 40 ; 0' 157; 0' 363 ; pendant le premieret le dernier mois il yavait peu de baigneurs, et beaucoup plus dans le second. A l'hospice de la Salpêtrière, où il n'y a point de chômage, le prix de revient de chaque bain est de 0'10; l'excès de prix sur celui qui résulte du calcul provient de l'interruption forcée du chauffage pendant la nuit. Dans les établissements de Paris, en ajoutant à la dépense de chauffage le prix de l'eau fournie par la ville, soit O,O5 par bain, les frais de personnel, le loyer et les impositions, l'entretien du matériel, un bain revient à 0' 47. 1809. Une disposition de chaudières qui me parait convenable est celle qui a été indiquée (1774). Seulement il serait avantageux

CHAPITRE V.

- CHAUFFAGE DES BAINS.

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l'un avec le réservoir d'eau supérieur, et l'autre avec une chaudière à vapeur. Sur le tuyau F est ajusté un petit tube ouvert à son extrémité et garni d'un robinet c. Le vase A renferme un flotteur H plus léger que l'eau et d'un'diamètre peu différent de celui du vase ; mn est un tube de verre destiné à indiquer le niveau du liquide. Voici maintenant comment on fait fonctionner cet appareil. On ouvre le robinet 6 qui donne accès à la vapeur, et le robinet c; après quelques instants, l'air du vase A a été expulsé et il se trouve remplacé par la vapeur; on ferme alors les robinets 6 et c, et on ouvre pendant quelques secondes le robinet a ;la vapeur se condense, et le vase A se remplit d'eau froide par suite du soulèvement de la soupape B ;en ouvrant ensuite le robinet b , l'eau est refoulée dans le canal d'ascension E. Le flotteur H a pour objet de diminuer la quantité de vapeur condensée à la surface de l'eau, en empêchant cette surface de se renouveler par l'agitation. Cet appareil, analogue à ceux qui sont connus dans les fabriques de sucre sous le nomde monte-jus, exige une manœuvre assez compliquée, qu'on a cherché à éviter en faisant ouvrir mécaniquement les robinets par différents moyens. Manoury d'Ectot a fait construire, il y a longtemps, à l'abattoir de Grenelle, une machine dans laquelle les mouvements des robinets a et 6 étaientproduits par les variations de dilatation qu'éprouvaient deux tiges, l'une de fer l'autre de cuivre, placées dans l'intérieur du vase, lorsqu'il était plein de vapeur ou d'eau froide. L'appareil était disposé comme celui que nous venons de décrire; un tube de fer était fixé sur les bords d'un orifice percé à la partie inférieure du vase, et s'élevait,près de sa paroi jusqu'à son sommet; il renfermait une tringle de cuivre plus longue, fixée à sa partie supérieure, et qui dépassait l'extrémité inférieure, en sortant du vase; l'extrémité libre de cette tringle agissait à i'aide de plusieurs leviers sur les clefs des robiiiets à eau et à vapeur, de manière à les ouvrir et à les fermer aux moments convenables. J'ai vu marcher cet appareil ; il fonctionnait, mais avec embarras, et exigeait beaucoup de surveillance. 1812. M. Gengembre a fait construire les machines des bains Vigier dont j'ai parlé (1810) ; l'appareil est disposé comme l'indiquent les figures 482 et 483, mais les robinets d'accès de la vapeur et celui d'injection d'eau froide se règlent d'eux-mêmes ; ces machines marchent régulièrement, depuis un très-grand nombre d'années ;elles sont assez simples, et fonctionnent sous un faible excès de pression. Je les ai décrites avec beaucoup de détails dans la seconde édition de cet ouvrage ; je n'en reproduirai pas la description. Ce genre d'appareil exige que ln II.

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- APPAREILS D'ÉCONOMIE DOMESTIQUE. 461 nlait un thermomètre qui permettait d'opérer la torréfaction à une température à peu près constante. 1860. Le torréfacteur a cacao, de M. Devinck (Bulletin de la Société d'encotcrngement, tome XLIX), se compose d'un foyer à large grille, qui rayonne sur une plaque de tôle forte, percée de trous, placée A une certaine distance, et qui a pour effet de distribuer uniformément la chaleur ; au-dessus de cette plaque se trouve l'appareil de torréfactiori, formé de deux cylindres de tble concentriques, soumis à un mouvement de rotation continu ; le cacao est placé dans le cylindre intérieur; l'air brûlé parcourt la surface du cylindre extérieur; l'axe de rotation est creux et peut recevoir une sonde, qui permet de reconnaître à chaque instant l'état de l'opération ; un thermomètre, qui communique avec l'espace qui environne les cylindres, en donne la température. Je pense que, pour la torréfaction des graines sur une grande échelle, il y aurait avantage à employer le mode d'opération imaginé par M. Rolland pour la torréfaction du tabac à fumer. CHAPITRE Vil.

Emploi du gaz ii'i.clairage dans l'économie clomestique.

1861. J'ai dit (209), à l'occasion de la chaleur développée par les différents combustibles, qu'un kilogramme de gaz d'éclairage produisait par sa combustion 13000 calories, et qu'au prix de Of 30 le mètre cube, le prix de revient de 1000 calories était de Of 03, tandis que celui de 1000 calories obtenues par la combustion du charbon de bois était, à Paris, de Of 0266. La différence est très-faible, et se trouve certainement plus que compensée par les pertes de chaleur qui ont lieu pendant l'allumage du charbon et lors de l'extinction du foyer, pertes qui n'existent pas quand on emploie le gaz corrime combustible, parce que l'allumage et l'extinction ont lieu instantanément. Il est important de remarquer que les charbons de Paris (1 13) et tous ceux de même nature, dont l'usage est maintenant très-répandu, coûtent à peu près autant que le charbon de bois. Au prix de 4 francs l'hectolitre comble de charbon de 22k, les 100k reviendraient à 18f 18 ; le charbon de Paris, i O,20 de cendres, revient à 161. En retranchant 0,14 de cendres pour l'assimiler au charbon de bois, le prix s'élèverait à 28f 61. Le grand obstacle qu'on rencontrera dans l'établissement dii chauffage au gaz, tippliqué à la préparation des aliments, consiste dans les frais d'installation et dans la crainte des explosions qui peuvent résulter d'une négligence dans la fermeture des robinets, ou des fuites dans les tuyaux