CHAPITRE II

Des combustibles .

Comme les combustibles sont un des principaux objets de dépense dans les teintures, il est trèsimportant d’en diminuer la consommation, autant qu’il est possible , et de choisir ceux qui peuvent avec le moins de frais produire l’effet qu’on desire. Il est donc utile de connaître les principes physiques de la production de la chaleur par la combustion , et dont la théorie est principalement due à Lavoisier , ainsi que les lois suivant lesquelles elle se communique, pour qu’on puisse ensuite se guider dans leur application aux différentes circonstances qui peuvent se présenter.

Lorsqu’un corps brûle, aucun de ses prin» cipes pondérables n’est détruit ; seulement ils formaient entre eux une espèce de combinaison, et ils se séparent à la haute température à laquelle ils sont exposés, pour en former une autre avec l’oxigène , avec lequel ils se trouvent en contact : ceux de ces principes qui ne peuvent pas se combiner avec lui, c’est-à-dire la terre, quelques sels et quelques parties métalliques, composent la cendre.

Les combinaisons qui se forment lorsque faction réciproque du gaz oxigène et des principes inflammables qui se trouvent dans les combustibles, peut compléter son effet , sont l’acide carbonique et 1 eau : la proportion de ces nouveaux produits varie , selon celle des parties charbonneuses et de l’hydrogène ou base du gaz inflammable qui se trouvaient dans le combustible . prenons pour exemple le charbon ordinaire.

Si l’on brûle xoo parties de charbon dans une cloche de verre dont l’ouverture soit plongée dans le mercure, l’on trouve, après la combustion , un poids d’acide carbonique qui égale celui du charbon qui a brûlé et celui de f oxigène qui a perdu ses propriétés. Cet acide qui vient de se former est composé , sur ioo parties, d’environ 72 d’oxigène , et de 28 de charbon ; cependant il s'est formé un peu d’eau qui s’est dissoute dans l’acide carbonique ou qui a pris l’état liquide. Ces quantités inconnues empêchent qu'on ne puisse regarder la détermination qu'on vient de donner comme rigoureuse.

Si l’on brûle de l’alcool ou esprit-de-vin , on a un résultat bien différent. L’on obtient un poids d’eau qui surpasse celui qu'il avait, parce que le principe combustible de l’alcool est principalement l’hydrogène qui forme de l’eau en se combinant avec l’oxigène ; l’huile donne aussi beaucoup d’eau par la même raison. On peut re-

EN GÉNÉRAL. 3o5

garder le charbon et l’alcool, ou plutôt l’éther comme les deux extrêmes dont l’un donne le plus d’acide carbonique et l’autre de l’eau , et les autres combustibles, comme des termes moyens qui approchent plus ou moins, selon leur composition , de 1 un des deux extrêmes.

Pendant que l’hydrogène et le charbon se combinent avec l’oxigène qui forme un peu moins du quart de l’air atmosphérique, le calorique ou le principe de la chaleur qui était combiné avec le gaz oxigène, et qui lui donnait l’état élastique, se dégage en grande partie ; il s’en dégage aussi probablement une partie du charbon et surtout de l’hydrogène, mais comme la chaleur qui est produite lorsque l’oxigène passe d’une combinaison dans une autre, paraît à-peu-près proportionnelle à la quantité qu’il en avait retenue, on ne s’écarte que très-peu de la réalité en lui attribuant toute la chaleur qui se dégage dans la combustion , oe sorte que Ion doit regarder la chaleur produite par la combustion comme proportionnelle à la quantité d’eau et d’acide carbonique qui se forment ; cependant il faut remarquer que la même quantité d’oxigène qui entre en combinaison avec 1 hydrogéné pour former de l'eau donne beaucoup plus de chaleur qu’en produi’ saut de l’acide carbonique avec le charbon : de là vient que les combustibles qui contiennent beaucoup d’hydrogène, tels que les huiles, les

3o6 I) E T, A TEINTURE

résinés et la houille, peuvent produire beaucoup plus d’effet à poids égal , et dans des circonstances également favorables, que ceux qui doivent leur inflammabilité au charbon.

Si la proportion de gaz oxigène qui se combine n’est pas suffisante , ce n’est pas seulement de l’eau et de l'acide carbonique qui sont produits , mais il se forme une substance gazeuse que l’on peut regarder comme intermédiaire et qui ne se change en eau et en acide carbonique qu’au moyen d’une nouvelle proportion d’oxigène : on l’a désignée par le nom d hydrogène oxicarburé (i), pour indiquer sa composition.

C’est le gaz hydrogène oxicarburé qui produit la flamme bleue au-dessus des fourneaux , lorsqu’il conserve une température assez haute pour brûler en passant dans l’air atmosphérique , où il trouve l’oxigène qui lui manquait dans le fourneau.

On peut établir sur les considérations précédentes les conditions nécessaires pour obtenir le plus grand effet de la combustion : i». la quantité d’oxigène doit être assez grande pour que tout le charbon et l’hydrogène entrent en combinaison complète, sans produire du gaz hydrogène oxicarburé et sans que des parties combustibles échappent sous la forme de suie ou de fumée.

(i) SUit. Clujn. tom. Il*

2t°. Il faut, d’un autre coté, éviter qu’il y ait une trop grande proportion d’air, car celui qui est inutile pour la combustion , en partageant la chaleur qui se dégage de celui qui entre en combinaison , nuirait d’autant à l’élévation de température , qui est l’objet de la combinaison.

3°. Le courant doit être rapide pour que la chaleur puisse s’accumuler , et la température assez élevée pour que tout ce qui est combustible subisse la combinaison de l’oxigène.

Pour obtenir le plus grand effet d’un combustible , il faut donc qu’aucune de ses parties qui peuvent se combiner avec le gaz oxigène , n’échappe à cet effet; il faut qu’il n’y ait ni fumée ni suie : ce qu’on obtient principalement par la juste proportion de l’ouverture inférieure d’un fourneau, de son foyer et de sa cheminée.

Le courant d'air qui entretient la combustion doit être facile ; mais si la cheminée se trouve trop large , l’acide carbonique qui s’est formé n’est entraîné que difficilement ; il reste trop long-temps en contact avec le corps combustible, en s’opposant par-là à sa combustion, et il s’établit une circulation intérieure qui ramène l’aiip froid vers la chaudière et qui fait refouler la fu« mée. Si la cheminée n’est pas assez élevée, une partie de gaz inflammable s’échappe sans brûler, ainsi que les parties charbonneuses qui forment

ia suie; il eu résulte une perte de l’effet qu’aurait

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dû produire le combustible : une colonne plus élevée d’air raréfié par la chaleur et rendu plus léger , ensuite sa condensation et celle des vapeurs d’eau et de l’acide carbonique au haut de la cheminée , auraient concouru à établir un courant d’air plus rapide. Ces effets s’observent particulièrement dans les fourneaux à réverbère , dans lesquels on s’assure facilement de l’importance d’une cheminée dont l’ouverture soit dans une proportion convenable avec la grandeur du fourneau, et dont on augmente l’activité en ajoutant à l’orifice supérieur une certaine étendue de tuyaux ; mais une cheminée trop élevée est un autre inconvénient que Ion doit éviter; parce que dès que les parties combustibles qui s’élèvent ont le temps de se refroidir au - dessous du degré auquel leur combustion peut s’opérer , ce n’est plus qu’une masse qui , avec l’acide carbonique, s’oppose à la circulation de l’air.

Lorsqu’un fourneau est destiné à une chaudière ou à une suite de chaudières , il faut faire en sorte que la combustion s’exécute entièrement avant que l’espace où l’on a intérêt de concentrer la chaleur soit dépassé : pour obtenir eet effet, il est à propos que le fo}^er dans lequel on établit la combustion soit placé en avant de la chaudière , comme le recommande Curraudau (i), auquel on doit plusieurs observations

(i) Ann. de Chim. tom. XL VI.

E N GÉNÉRAL. 3o<>

intéressantes sur le régime des fourneaux, et comme le courant de l’air est beaucoup plus rapide , lorsque le fourneau est à une haute température , il convient d’en diminuer alors la colonne par le moyen d’un registre placé dans la cheminée. Ce registre sert encore à intercepter le courant, lorsque la combustion est achevée, et que l’on veut profiter de la chaleur qui reste, en empêchant qu elle ne soit entraînée par l’air.

La forme des chaudières n’est pas indifférente pour obtenir l’effet des combustibles , avec le moins de frais et de perte de tems ; cependant elle doit être subordonnée au genre d’opération que l’on se propose d’exécuter : nous nous bornerons à quelques considérations sur cet objet.

11 faut que les chaudières présentent au feu le plus de surface possible, et que la chaleur soit appliquée à la plus grande partie de leur surface extérieure , au moyen de la circulation de la

flamme ; en conséquence , lorsqu’elles sont destinées à l’évaporation , à la distillation ou à échauffer des liquides, comme pour les lessives, elles doivent être plus larges que hautes : Chaptal conseille de plus (i) de les construire de manière que le fond soit bombé en dedans ; par cette construction, les parties insolubles rejetées sur les côtés s’opposent moins à la communication

(i) Elém. de Chim. Tom. I.

3 r O PE LA. TEIWTTTRC

de la chaleur , et le cuivre du fond se conserve plus long-temps.

Il ne suffit pas de porter son attention sur la combustion , mais il faut encore distribuer la chaleur qui en est le résultat, de manière à produire le plus avantageusement les effets pour lesquels on en a besoin.

Il y a des corps qui donnent un passage facile à la chaleur , telles sont particulièrement les substances métalliques : il y en a d’autres au contraire qui la conduisent avec lenteur et avec difficulté ; tels sont le verre , la poterie , les briques, les tissus de laine, la cendre et particulièrement le charbon. On doit donc se servir de ces dernières substances , soit immédiatement , soit comme enveloppes , lorsque I on veut maintenir la température, et des substances métalliques, lorsque Ton veut répandre la chaleur. Les couleurs des surfaces qui disséminent ou qui reçoivent la chaleur , peuvent aussi avoir une influence , selon les observations ingénieuses et récentes du comte de Rumford ; mais on ne connaît pas encore les applications que les arts pourront en recevoir.

Lorsque l’on a pour but de faire une dissolution , il faut porter son attention sur l’effet que la pesanteur spécifique peut produire soit sur la dissolution , soit sur la communication de la chaleur.

Toute combinaison chimique et celle du calorique qui en suit les lois, s’opèrent d’autant plus promptement qu’il y a une plus grande distance de saturation; de là, lorsqu’un sel se dissout au fond d’u-n liquide qui acquiert plus de pesanteur spécifique par sa saturation , les couches successives du liquide sont maintenues dans leur situation respective , et les plus saturées demeurent au fond : il n’y a qu’une légère différence de saturation entre chacune d’elles, et l’équilibre est très-long à s’établir ; mais si le sel est placé à la surface, la partie du liquide qui vient de se saturer tombe au fond par l’effet de la pesanteur spécifique qu’elle a acquise; il s établit un courant qui rapproche continuellement du sel le liquide le moins saturé, et la dissolution se fait beaucoup plus promptement , et sans qu’on ait besoin d’employer l’agitation, qui agit aussi en rapprochant les parties qui sont moins saturées, de celles qui le sont.

C’est sur cette considération que nous avons conseillé , d’après Welter , d’opérer à la surface de l’eau la dissolution de la potasse destinée aux lessives. Si l'on voulait dissoudre une substance gazeuse, il faudrait au contraire en opérer la dissolution dans la partie inférieure, pour éloigner par une plus grande légèreté spécifique le liquide qui serait déjà saturé.

Lorsque l’eau est réduite en vapeur par l’ébuî-

• P E LA TETlTTUPiE

lition , elle tient une grande quantité de calorique dans l’état latent, et elle l’abandonne lorsqu elle est ramenée à l’état liquide. Il résulte des expériences du célèbre Watt que cette quantité suffirait pour élever le thermomètre de Fahrenheit à 900 degrés , ou le thermomètre centigrade à-peu-près à 5oo degrés ; d’où il suit qu’une partie Je vapeur d’eau à la température de l’ébullition, peut élever , en perdant l’état de vapeur , cinq parties d’eau , depuis la température de zéro jusqu’à celle de l’ébullition, et conserver elle-même cette température.

On voit par là quel avantage on peut tirer de la vapeur qui s’exhale des chaudières , mais les manipulations nécessaires permettraient rarement d’en tirer parti.

Le célèbre Rumford , auquel on doit un grand nombre d’observations ingénieuses sur la chaleur , sur sa distribution et sur l’usage le plus économique des combustibles , a indiqué (1) des moyens d’employer la vapeur de l’eau pour communiquer la chaleur , qui peuvent être spécialement avantageux à l art des teintures : nous allons en donner une idée.

Le but de F appareil est de former de la vapeur d eau qui doit être portée dans un vase rempli d’une liqueur que l’on veut échauffer par

(1) Essays political , economical anJ philosophical , v. III.

E TC GÉNÉRAL. 3l3

son moyen. Tl faut clone avoir une chaudière destinée à entretenir l’ébullition de l’eau. Elle doit être assez spacieuse pour former une quantité suffisante de vapeur , et conformément à ce cpii a été dit ci-dessus , avoir plus de largeur que d’élévation , et être placée dans le fourneau , de manière que la plus grande partie de la circonférence soit exposée au courant du feu.

Cette chaudière doit se terminer en un larere

tube qui sert de réservoir à la vapeur d’eau : dans ce réservoir viennent aboutir des tubes conducteurs qui doivent transmettre la vapeur dans les récipients que I on veut échauffer. Ces tubes doivent avoir une légère inclinaison , pour que la vapeur , qui a repris l’état liquide, puisse s’écouler dans la chaudière. A l’extrémité de chacun aboutit un tube vertical qui porte la vapeur dans la partie inférieure du récipient , et qui peut être placé dans l’intérieur même du récipient ou à une face extérieure. Au-dessus du niveau du liquide , ce dernier tube doit avoir un robinet exact , pour empêcher le liquide de se porter dans la chaudière , lorsque la vapeur est ’ supprimée par le refroidissement, ou quelle vient à perdre de sa force. Cependant , pour prévenir les accidents qui résulteraient , ou d’une négligence à fermer le robinet , ou au contraire d un trop grand développement de vapeur qui pourrait briser 1 appareil , celui-ci doit être pour-

.3 1 4 DE LÀ T E I If T U R E

vu de deux soupapes , l’une destinëe à permettre 1 introduction de l’air, lorsqu’il se forme un vide dans l’intérieur , l’autre à donner issue à la vapeur, lorsque sa force devient trop considérable.

Pour fournir de l’eau à la chaudière où doit se former la vapeur , on a besoin d’un réservoir qui communique avec elle par le moyen d’un tube : celui-ci doit avoir un robinet qui s’ouvre nu moyen d’un flotteur , lorsque l’eau de la chaudière se trouve diminuée à un certain point. Ce tube doit être plus ou moins élevé selon le degré de température que l’on veut procurer à la vapeur qui se forme ; car , sans une pression suffisante , la vapeur d'eau ne pourrait élever l’eau qui la condense au degré de l’ébullition. Cette circonstance oblige de donner à la chaudière une épaisseur ‘suffisante pour soutenir l’action expansive de la vapeur à une température supérieure à celle de l’ébullition. L’eau contenue dans le réservoir peut être disposée à produire son effet , en l’échauffant par le prolongement et la disposition de la cheminée du fourneau.

Toute la partie extérieure de F appareil doit être préservée de la perte de la chaleur, en l’entourant de substances non conductrices. L’auteur prescrit d’appliquer, par le moyen de la colle d’amidon à la surface des tubes , deux ou trois couches de papier et encore mieux de chanvre

en général. 3i5

dans le sens des filaments. Il a fait des expériences curieuses sur la force que donne cette enveloppe ; ensuite on les entoure d’un canal en bois que l’on remplit de poussière de charbon , ou de brique pilée.

On peut , par ce moyen , échauffer des bains de teinture , en substituant le bois aux métaux, en échauffer plusieurs par le moyen d’un seul fourneau, et celui-ci peut être portatif; on donne différents degrés de chaleur , selon les dimensions des tubes qui conduisent la vapeur dans chaque bain et l’on obtient une température constante ; enfin , le même moyen peut être appliqué à former des séchoirs et des étuves, en ramenant dans la chaudière la vapeur qui se réduit en eau.

Ce moyen , dont on peut varier et multiplier l’application , mérite une attention particulière , et déjà l’industrie des anglais s’en est emparée pour plusieurs usages.

Après avoir donné une idée des phénomènes de la combustion , et après avoir indiqué les moyens de profiter de la chaleur , il reste à considérer les différentes espèces de combustibles relativement aux avantages qu’ils présentent.

Pour comparer l’effet des différents combustibles , on peut employer le procédé qu’a décrit Lavoisier ( x ) ; il consiste à brûler cha-

(1) Mém, de l’acad. 1781.

ï> E LA TEINTURE

que espèce de combustible dans le même fourneau , sur lequel on place une chaudière : on met dans cette chaudière une égale quantité d’eau bouillante , et l’on remplace celle qui s’évapore en lésant couler par un robinet un poids égal d eau, à chaque opération. L’on compare ensuite les quantités de combustibles qui ont été nécessaires pour faire évaporer la même quantité d’eau. Il est manifeste que les qualités des combustibles sont proportionnelles à la quantité qui a été nécessaire pour produire le même effet : l’on n'a donc plus qu à comparer les quantités de chaque combustible qui ont été employées à l’évaporation avec leur prix respectif, pour déterminer quels sont ceux qui présentent de l’avantage et qui doivent être préférés. On peut se servir indifféremment pour ce calcul du poids ou de la mesure de chaque combustible , pourvu qu'on en connaisse le prix.

Au lieu de faire évaporer la même quantité d'eau , on parviendrait également au résultat qu'on cherche , en fesant brûler ou le même poids , ou la même mesure de chaque espèce de combustible , et en comparant ensuite les quantités d’eau qui auraient été évaporées.

Comme les mesures et les poids du combustible doivent être comparés avec le prix qu’ils ont , et comme ce prix varie considérablement dans chaque pays , on ne peut rien établir de

positif sur les combustibles dont l’emploi est le plus avantageux ; ici ce sera le charbon de terre ; ailleurs ce sera le bois ou la tourbe : le rapport de ces prix peut même varier dans peu de temps , ou par l’ouverture d’un canal , ou par l’exploitation d’une mine de charbon de terre , ou par la destruction des bois.

Plusieurs artistes conservent un préjuge contre l’usage du charbon de terre ; mais il suffit d’observer qu’on l’emploie à présent dans un si grand nombre d’ateliers , sans en éprouver aucun inconvénient , que l’on ne peut point douter qu’il ne puisse remplacer les autres combustibles ; mais comme , à volume égal , il donne beaucoup plus de chaleur , il faut apprendre par un peu d’habitude, à en ménager l’effet.

Le charbon de terre exige dans les fourneaux une construction un peu différente que celle des fourneaux dont on peut se servir pour le bois ; comme il s’enflamme difficilement , il faut nécessairement qu’il brûle sur une grille qui donne passage à un courant d’air. De plus , ses qualités sont très- variables , et celui qui est propre à un usage ne l’est pas à un autre.

Lors même que l’expérience prouverait qu’il n’y a point d’avantage dans un pays à préférer le charbon de terre au bois, on doit conseiller d’en commencer l’usage , parce qu’il est très probable que le prix du bois croîtra de plus en plus,

et qu au contraire celui du charbon de terre baissera , parce que son exploitation sera favorisée qu elle sera faite avec plus d’intelligence qu’elle ne l’a été jusqu’à présent en France , et que l’on doit espérer que les canaux , qui faciliteront son transport , seront multipliés.

On réduit le charbon de terre en véritable charbon par une opération analogue à celle par laquelle on charbonne le bois , et l’on donne à cette opération le nom de dessoufrage ; ce charbon présente un avantage réel pour les hauts fourneaux qui servent à fondre les mines de fer, parce que le charbon de terre se gonfle et s'aglutine lorsqu’il est fortement échauffé , et que par là il engorgerait ces fourneaux ; inconvénients qu’il n’a plus lorsqu’il est réduit en charbon : mais pour les autres usages, il est préférable de remployer dans son état naturel , parce que toute l'huile bitumineuse qui se brûle pendant qu’il se réduit en charbon , est perdue sans produire aucun effet , et que cette opération exige une main-d’œuvre qu’il faut payer.

La tourbe se réduit aussi en charbon ; mais cette opération présente une difficulté qu’il n'est pas très-facile de vaincre : lorsqu’on présente à l’air le charbon récent de tourbe, il s’enflamme de lui-même comme un pyrophore ; cependant on est parvenu à prévenir cet inconvénient.

Ce qu’on a dit du charbon de terre doit s’ap-

E N1 GÉNÉRAL. 3rq

pliquer à la tourbe. Lorsqu’on peut l’employer dans son état naturel , il est plus avantageux de le faire que de supporter les frais nécessaires pour la réduire en charbon , et de se priver en même temps de toute la partie qui se consomme dans cette opération , et qui aurait servi à produire de la chaleur.