DE LA VALEUR RR GRAMMES
II résulte de ces indications que le séchage peut avoir lieu à de basses températures , et qu’il suffit de mettre les objets à sécher en contact avec de l’air non saturé qui , par one ventililation convenable , soit renouvelé aussitôt après la saturation.
En supposant cette condition bien remplie , il est évident que
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la durée du séchage décroit rapidement à mesure que la température de l'air s’élève.
Dans le vide toute la vapeur d'eau nécessaire pour le saturer se forme instantanément , dans l’air il n’en est pas ainsi ; aussi sa saturation reste souvent incomplète , et n'a lieu qu’au bout d’un certain temps dont la durée est abrégée par la bonne disposition des objets à sécher , et par une ventilation bien entendue.
Le séchage de la poudre peut se faire soit à l’air libre , soit à l’air chauffé , soit enfin à l’air dessèche mais non chauffé ; je décrirai succinctement ces différents procédés.
172. Le séchage à l’air libre se fait ou à l’extérieur ou daus des enceintes closes ; le premier procédé est d’un usage fréquent dans les parties méridionales de l’Europe , l’autre est quelquefois employé dans les contrées septentrionales.
On sèche à l’extérieur en exposant la poudre aux rayons solaires , ou en la mettant dans un lieu à l’abri du soleil ; dans le premier cas on s’y prend de la manière suivante :
On choisit un emplacement exposé au Sud et où l’on soit à l'abri de la poussière , on y étend la poudre en couches minces ( de S à 10 millimètres d’épaisseur ) sur des toiles de coton ou de lin qui recouvrent des tables légèrement inclinées vers le Sud ; les tables sont ordinairement formées de planches mobiles qn’on assemble en les faisant poser sur des supports dont la hauteur diminue en allant vers le Sud ; les toiles y sont maintenues tendues à l’aide de briques ; souvent on abrite l’emplacement au Nord , 4 l’Est et à l’Ouest par des murs qu’on blanchit pour obtenir une réverbération des rayons solaires.
On a soin de renouveler fréquemment la surface de la poudre en la remuant avec des rabots de bois ; au bout de quelques heures on la retourne ; pour cela , après avoir enlevé les briques , on soulève successivement les deux coins de la toile , et on amène ainsi la poudre dans le milieu du drap ; on l’étend alors de nouveau , et on renouvelle encore de temps à autre la surface.
On sèche pendant des jours sereins d’une température modérée ; la poudre ne sort du magasin qu’après le lever du soleil ,
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cl elle y rentre avant son coucher ; on évite ainsi une transition trop brusque de température ; une chaleur trop forte au commencement de l’opération sécherait rapidement la surface du grain , et celle-ci pourrait être durcie avant que la vaporisation de l’eau à l’intérieur du grain eut eu lieu ; dans ce eas la vapeur 4’eau rencontrerait dans la surface durcie du grain un obstacle sérieux qu’elle ne vaincrait qu’eu exerçant un effort considérable qui détruirait la solidité du grain > et pourrait même en détacher des fragments. . '
La durée du séchage varie suivant la température ; lorsque la poudre est exposée aux rayons solaires quatre heures peuvent suffire pour la sécher ; le thermomètre plongé dans la poudre marque alors de 60° à 70° centigrades ; en séchant à t’om,Ura il faut neuf heures et plus, et le thermomètre ne marque alors qu’en viron 23*.
173. Dans quelques fabriques d'Allemagne on sèche pendant l’été la poudre dans des enceintes closes ; on y empêche, l’absorplion de l'eau du sol , soit en le couvrant avec un mastic bitumineux . soit en faisant deux planchers entre lesquels on; ménage la libre circulation de l’air ; la paroi nord du séchoir n’a pas d’ouverlure , les Irois autres: parois ont des fenêtres qui souvent sont inclinées pour favoriser l’absorption des rayons >du-: soleil; le séchoir doit être construit dans un lieu découvert où l’air circule, facilement ; l’élévation de l'enceinte doit être assez grande ; son. toit enfin doit dépasser les parois latérales pour les abriter des pluies obliques.
La poudre est mise sur des toiles tendues dans des cadres et .ceux-ici sont placés dans des étagères. ...
Quatre à cinq jours suffisent en été au séchage complet de ia poudre.
174. Le séchage artificiel compte plusieurs modifications qui peuvent être classées dans les catégories suivantes:
a. Le séchage à ÿair chaud , l’air étant chauffé dans le séchoir.
b. Le séchage à l’air chaud , l’air étant chauffé hors du «échoir.
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c. Le séchage au contact immédiat avec des surraces métalliques chauffées.
d. Le séchage à l'air desséché mais non chauffé.
178. Le premier procédé , dans lequel on chauffe l’air à l’intérieur du séchoir môme , est en usage en Angleterre , en Prusse , en Belgique , eu Hollande et ailleurs ; dans les trois premiers pays on chauffe l’air du séchoir à l’aide de la vapeur d’eau dont la condensation dans des tuyaux métalliques qui circulent dans le séchoir, fournit la chaleur nécessaire; en üollande on chauffe le séchoir à l’aide d’un poêle ayant une enveloppe de cuivre , et dont le foyer est alimenté dans une pièce voisine qui n’a point de communication avec le séchoir.
Le chauffage à la vapeur est de beaucoup préférable à celai qui se fait à l’aide d'un poêle ; par le 1 er . mode on a la certitude de ne dépasser nulle part dans l’intérieur du séchoir la température de 100 J , par le second au conlraire on n’en est nullement assuré , et il peut en résulter de graves accidents ; ce procédé a en outre l’inconvénient que le poêle s’échauffe rapidement et qu’il se refroidit de même.
176. L’effet utile du combustible est à peu près le même dans les deux procédés ; le chauffage à l’aide d un poêle et de tuyaux dans lesquels l’air chauffé circule , n’a qu’un seul avantage , c’est que la surface émissive de la chaleur y peut être moindre qu’en chauffant à l’aide de la vapeur d’eau , et cela dans le rapport de 380 : 1200 ; en effet on peut compter sur une condensation de 1 kilogramme de vapeur par heure et par mètre carré qui dégage 880 unités de chaleur , tandis que l’air chauffé directement dans les tuyaux émet dans le même temps par uue surface égale 1200 à 1800 calories.
Ce mince avantage ne peut nullement compenser les inconvénients réels que j’ai signalés , et je conclus en conséquence qu'il faudra entièrement proscrire l’emploi du poêle pour le séchage delà poudre, du moins chaque fois qu’on chauffe l’air à l'intérieur du séchoir.
177. Lorsqu’on chauffe le séchoir par la vapeur d’eau , celle-
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ci est produite dans une chaudière placée à quelque distanco de là , et conduite dans le séchoir par un tuyau métallique aboutissant à d’autres tuyaux qui circulent plusieurs fois le long des parois du séchoir , et qui reposent sur des supports en fer scellés dans les murs. Ces tuyaux ont une légère inclinaison vers la chaudière afin que l’eau de condensatiou y puisse retourner.
178. La ventilation est le plus souvent intermittente au Heu d’élre continue, c’est-à-dire que le séchoir n’a point de cheminée ou d’autre issue par laquelle l’airsaturé se dégage, de même qu’il est dépourvu d'ouverture pour l’introduction de l’air neuf. On ferme d’abord exactement les croisées et les portes du séchoir, et lorsqu’on s’aperçoit par la vapeur qui se condense contre les vitres , que l’air est saturé , on ouvre les fenêtres : celui-ci , d’une force élastique plus grande que celle de l’air ambiant (a) , sort et se trouve bientôt remplacé par de l’air neuf.
179. Lorsque le séchage se fait , l’air étant chauffé à une haute température, la capacité de saturation de ce dernier est très considérable , et le renouvellement de l’air n’a pas besoin d’être fréquent ; mais lorsque la température de l’air du séchoir est peu élevée, il faudra fréquemment laisser échapper l’air du séchoir , et il peut alors arriver que la ventilation continue doive être préférée ; celle-ci peut offrir quelques difficultés à cause de la petite différence entre la température de l’air de la cheminée et celle de l’air extérieur; je ne m’appesentirai pas sur ce sujet pour lequel je renvoie à l’excellent traité de la chaleur par Peclet.
180. Dans les meilleures fabriques on maintient la température du séchoir constante à 80° ; dans quelques-unes on chauffe pendant les premières 2-4 heures à 20° , et pendant les 1-4 heures qui suivent on porte la température à 80».
181. La bonne disposition des objets à sécher est très importante ; en effet la saturation de l’air n’a pas lieu instantanément
(a) La force élastique de l’air saturé est égale à la somme da celles de l’air et delà vapeur d’eau absorbée.
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comme celle du vide , mais demande plus ou moins de temps et est plus ou moins complète suivant que la disposition des objets qu'on veut sécher est bien ou mal faite.
On étend la poudre en couches minces sur des toile tendues dans des cadres , et on enchâsse ceux-ci dans des étagères convenablement disposées.
182. Dans ce procédé le calorique provient , je l’ai déjà dit , de la condensation de la vapeur dans les conduits métalliques. Lorsqu’on connail la quantité d’eau à vaporiser , la température de l’air extérieur et la quantité d’eau qu’il contient , enfin la température à laquelle on veut porter l'air du séchoir et la durée du séchage , il est très facile de calculer la quantité d’ean qu’on doit vaporiser , la quantité de combustible nécessaire , et enfin la surface des tuyaux à l’intérieur du séchoir.
183. Admettons qu’on veuille sécher en 10 heures 1200 kgs. de poudre contenant 6 °/ 0 soit 72 kgs. d’eau , supposons aussi que l’air extérieur soit à 0° et complètement saturé d’eau , et qu’on veuille porter la température de l’air du séchoir à 40° centigrades.
Le mètre cube d’air saturé sous la pression de 0 m ,76 et à la température 0” contient 0,0052 kgs. d’eau , et il en contient 0,0464 sous la même pression lorsqu’il est chauffe à 40°; d’où il suit qu’en portant la température de 0 u à 40° , et en négligeant la dilatation de l’air , chaque mètre cube absorbe 0,0412 kgs. d’eau, et que l’absorption de 72 kgs. d’eau demande 1748 mètres cubes d’air.
Le poids d’un mètre cube d’air sec à 0° et sous la pression 0" 1 , 76 est 1,3 kilg. , celui de l’airsec contenu dans l mc d’airsaturé
de vapeur à0° est = 1 , 8 X = 1 »29 1 (1) ; ainsi le poids
de l’air sec contenu dan3 1748 mètres cubes d’air saturé à 0°
(1) En effet la force élastique de l’air saturé à 0“ est égale à c elle de l’air sec à 0" = 0,76 plus à celle de la Vapeur d’eau a 0° = 0,005 , doue ss 0,785; or un mètre cube d’air sous la pression 0,705 occupe nu to- 0,760
,lUD « Je 5/768'
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MO
est de 2256 kgs. La chaleur requise est égale à celle qui est né* ccssairc pour élever 2256 kgs. d'air sec deO° à 40° ajoutée à celle qu’exige la vaporisation de 72 kgs. d'eau. La chaleur spèciquo de l’un étant 6,211 , il faut pour porter 4700 kgs. d'air de 0* à 40" , un nombre de calories égal à 22156 X 40 X 0,25=22560 ; en y ajoutant la chaleur requise pour vaporiser 72 kgs. d’eau ou 72 X 660 = 46000 calories , on trouve 69 Î60 ou environ 70000 calories pour la chaleur nécessaire au séchage de 1200 kgs. de poudre contenant 6 «j<> d’eau.
104. La condensation d’un kilogr. de vapeur fournissant 660 calories il faut condenser 140 kgs. de vapeur pour avoir 70000 calories.
Dans une machine à basse pression un kilogr. de houille donne 6,74 kgs. de vapeur à la tension de 1;4 atmosphère , dans la supposition que l’eau condensée a une température de 40° (Taffe, application des principes de mécanique , p . 266) ; en admettant ce nombre pour le cas qui nous occupe , nous trouverions 26 kgs. de houille pour la quantité de combustible nécessaire , qu’on pourrait doubler pour compenser les différentes pertes de chaleur qui ont lieu tant par l’absorption que par l’incomplète saturation de l’air qui sort du séchoir.
186. Les dimensions de la chaudière sont faciles à déterminer : en effet nous avons trouvé qu’il fallait 2 X 160 kgs. de vapeur en 10 heures, soit 26kgs.par heure; ainsi en admettant qu’un moire carré de surface de chauffe fournisse 60 kgs. de vapeur par heure, on trouve 0 m ,86 pour la surface de chauffe nécessaire qui est la moitié de sa surface totale.
En faisant la chaudière cylindrique, et en loi donnant une longueur égale à 3 fois son diamètre , nous trouvons pour les dimensions de la chaudière ! Longueur = l m ,29 à 1,3
Diamètre — 0 m ,43 à 0,46.
Quant à l’épaisseur de la tôle de fer , 4 à 6 millimètres sont plus que suffisants.
186. D’après Tredgold il faut une surface de grille de 9 décimètres carrés pour brûler 6 kgs. de houille par heure , et
A CAKOÏI.
lit
comme nous en devons brûler — — — ■ = 4,6 , il nous faudra uno
surface de 8,3 à 8,3 décimètres carrés de grille.
Les vides de la grille seront du 1/4 au 1;3 de la surface totale. L’aire de la section de la cheminée et des circuits doit être partout entre le lj6 et le 1;4 de la surface de la grille. Lu section du cendrier par laquelle l’air arrive sous la grille sera un peu moindre que celle de la cheminée. Enfin la surface supérieure de la grille doit se trouver à 0,8“ au-dessous du fond de la chaudière.
187. Calculons maintenant le développement des tuyaux à l’intérieur du séchoir, et supposons aux tuyaux 0“,18 de diamètre. En comptant avec Peclel (Traité de la chaleur , p. 828 , tome 2 ) sur une condensation de 1 kilog. de vapeur par mètre carré et par heure , il faudra pour la condensation de 26 kgs. de vapeur par heure 26 mc de surface; ainsi on trouve la développement x des tuyaux par la formule ;
Les tuyaux devront avoir une légère inclinaison vers la chaudière.
188. Les parois du séchoir devront être construites en matières peu conductrices de la chaleur , elles peuvent être en maçonnerie , en bois et en plâtre.
Le calcul des dimensions du séchoir n’offre aucune difficulté ; on lui donne ordinairement une hauteur de 3“,30.
En supposant qu’on veuille renouveler l’air dix fois, et remuer chaque fois les poudres qui sont étendues sur les toiles , il faut que le séchoir puisse contenir la dixième partie de l’air nécessaire à l’absorption des 70 kgs. d’eau contenus dans la poudre et que nous avons trouvée de 1748“'., d’où nous trouvons pour la capacité du séchoir 174, 8 mc . , cl en l’augmentant d’une moitié en sus, nous trouvons 262,20“'. la hauteur étant 3“,8 nous trouvons la base 73 mètres carrés , et en la supposant un carré le côté sera environ de 8“,6.
189. De la seconde classe de séchoirs, celleoù l'air est chauffé
roi: dre
extérieurement , a reçu en France deux modifications. Dans la première , due à M. Champy fils , l’air est chauffé dans un espace qui précède 1a séchoir à l'aide d’un poêle et de tuyaux servant à la circulation de l’air qu’on a chauffé dans le poêle même ; dans la seconde l’air est chauffé à l’aide de la vapeur d’eau en traversant des tuyaux qui sont en contact avec la vapeur et contre la surface extérieure desquels elle se condense.
190. Le séchoir de M. Champy fils, (figures 1 , 2 , 3 et 4 , pl. 3.) est celui qui fut construit par lui en 1809 à Vouges, et qui était déjà une amélioration d’une autre sécherie exécutée l’année précédente à Essone. 11 se compose d’un ventilateur qui sert à lancer l’air dans l'étuve, d’une étuve destinée à y élever la température de l’air jusqu’à 60° au moyen d’un poêle et de tuyaux de chaleur , et du séchoir proprement dit dans lequel la poudre à sécher est convenablement disposée.
191. Le ventilateur, fig. 1 , 2 et 3 , renfermé dans un tambour, se compose d’un arbre de fer vertical a b autour duquel quatre ailes verticales reçoivent un mouvement de rotation ; l’extrémité supérieure de l’arbre a un pignon qui engrène avec une roue d’angle qu’un homme met en mouvement à l’aiJo d’une manivelle ; l’extrémité inférieure de l’arbre se termiuo par un pivot qui tourne dans une crapaudine e logée dans le palier p qu’on a implanté dans le sol.
Le cadre des ailes , fig. 3 , est composé des tringles ff , g y , hh, ii et des nervures diagonales fg, hi ; ces dernières sont munies de vis de rappel qui servent à relever l’aile lorsqu’elle a fléchi. Le cadre est recouvert de toile peinte.
Le tambour , fig. 1 , a quatre ouvertures , savoir : B dans le plafond , C communiquant avec le canal souterrain , J qui aspire l’air extérieur , E canal d’expiration communiquant à l’étuve , P entrée du tambour.
192. L’étuve est une chambre voûtée dans laquelle l’air est chauffé à l’aide du poêle K et de tuyaux o o , qui communiquent avec le poêle par le canal N et qui aboutissent , après avoir fait plusieurs circuits dans l'étuve , à la cheminée e, fig. I.
Le poêle R , fig. 2 , a plusieurs portes, savoir : a celle du
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cendrier , b pour l'introduction du combustible , t garnie d’un registre pour laisser affluer l’air extérieur ; celui-ci y est chauffé et se mêle ensuite dans le canal N avec la fumée dont il brûle le carbone , et qu’il rend par là plus limpide ; si on n’employait pas ce moyen les parois des tuyaux se tapisseraient d’une couche de suie , et deviendraient mauvais conducteurs de la chaleur.
Aux deux côtés de l’étuve et dans son enceinte se trouvent deux murs F , fig. 1 , élevés jusqu’au plafond , et distans des gros murs de l’étuve de deux décimètres. L’air qui se trouve entre les murs F et ceux de l’étuve étant mauvais conducteur de la chaleur , on en évite la perte par ce moyen.
G est un petit mur à l’extrémité droite de l’étuve qui ne s’élève pas jusqu’à la voûte , mais laisse entre celte dernière et lui un vide en forme de segment circulaire; l’air chauffé sort par cette issue de l’étuve et entre dans le canal d'insufflation H H qui le conduit dans le séchoir.
D , figure 1 , et o , figure 2 , est une porte vitrée de l’étuve à l’intérieur de laquelle on suspend un thermomètre.
193. Le séchoir , figures 1 et 4 , contigu à l’étuve , est recouvert d’un vitrage incliné au sud , il, fig. 4, dont l’objet est de faciliter l’absorption des rayons solaires.
Des auges rectangulaires en briques dont les parois sont surmontées d’un couronnement en bois t , régnent le long de la paroi nord du séchoir; la paroi de l’auge du même côté est plus élevée que celle qui lui est opposée ; le couronnement i reçoit des barreaux de fer carré l placés sur leur angle à travers de l’auge , et fixés dans une direction perpendiculaire aux rayons solaires du solstice d’èlè ; des fils de fer fixés aussi dans le couronnement de l’auge croisent les barraux l , et forment un réseau incliné au sud qu’on recouvre d’une étamine de laine , et qu’on maintient tendue en clouant ses bords sur le couronnement ; c’est sur celle étamine qu’on répand la couche de poudre. Le fond de l'auge p p est également incliné, au sud , et est pavé avec des carreaux de fayence blanche.
Le canal d’insufflation H H par lequel l’air chauffé sort de
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l'étuve débouche au fond de l’auge ; à l’aide d'une frappe n , mobile sur charnière, on peut ou intercepter l’affluence de l’air chaud ou la diminuer.
L'air saturé sort du séchoir par des cheminées communiquant avec la galerie x x qui couronne le bâtiment.
194. Le séchoir est entièrement séparé de l’étuve par un mur de refend qui règne de l’est à l’ouest.
En cas de grêle on abrite le vitrage du séchoir avec une toile , et à l’entrée de l’hiver on le garnit avec des paillassons recouverts d’une toile goudronnée dans le but d’éviter antaut que possible la perte de calorique.
195. Pour procéder au séchage, on étend la poudre sur l’élamioe de laine qui recouvre l’auge , et on met le ventilateur en mouvement ; l’air renfermé entre les ailes de ce dernier , chassé par la force centrifuge , entre par la communication E dans l’étuve , et y est chauffé à la température convenable; il sort de l’étuve par dessus le petit mur G , et est conduit par le canal II II daus l’auge où , dans son mouvement ascensionnel , il ruisselle à travers la couche de poudre placée sur l’auge , et s’étant plus ou moins saturé dans ce passage de l’eau que la poudre contenait , il sort du séchoir et se répand par la galerie x x dans l’atmosphère.
L’aspiration de l'air extérieur par le canal J ainsi que le dégagement de l’air saturé par la galerie x x se font sans interruption , et la ventilation du séchoir est pat conséquent continue.
On laisse échapper l’air saturé du séchoir à une température de 30 à 40o.
196. 11 faut six heures pour sécher dans ce séchoir 730 k. de poudre.
Lorsque le temps est mauvais on consomme 80 k. de bois.
Lorsque l’air du séchoir est chauffé par l’action seule des rayons solaires , on fait agir cependant le ventilateur dans le but de chasser l’air saturé hors du séchoir.
Le déchet qu’on éprouve par ce procédé est de 6 •/„.
197. Je déterminerai maintenant par le calcul la quantité d’air qu’il faut lancer dans l’étuve , le développement des
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loyaux et la quantité de combustible nécessaire pout sécher uoe quantité de poudre renfermant une quantité donnée d’eau.
Je suppose qu’on veuille sécher en 2 heures 240 kgs. de pondre contenant 6 ■>/<, ou 14,4 kgs. d’eau ; j’admets que l’air extérieur est à 0» , que l’air est chauffé dans l’étuve à une température de 60° , enfin que l’air plus ou moins saturé sort du séchoir à la température de 40° (a).
La chaleur spécifique de l’air étant le quart de celle de Peau , l’abaissement d’un degré dans la température d’ün kilogramme d’air produit f de calorie , et celui de 20° dans la température de x kilogrammes d'air qui doivent affluer dans le séchoir , rend libre x X f X 20 calories ; cette chaleur devant servir à la vaporisation de 14,4 kgs. d’eau qui exigent 14,4 X 680 = 9360 calories , l’on a :
ü x = 9360 soit 10000 D’oü x *®s 2000 kgs. d’air.
Pour porter 2000 kgs. d’air de 0° , température de l’air ambiant , à 60° , température de l’éfuvë , il faut 2000 X j X 60 = 80000 calories.
En admettant maintenant que la combustion de chaque kilogramme de houille développe 6000 , celle d’un kilogramme de bois en dégage environ 3000 , d’ob il soit qu’en prenant la moitié de ces données théoriques, il faut 10 kgs. de houille ou 20 kgs. de bois pour sécher les 240 kgs. de poudre qui contiennent 14,4 kgs. d’eau.
Il suit de ce calcul qu’à peine le tiers de la chaleur développée est utilement employée.
198. Un mètre carré de surface de chautTe laisse passer environ 1200 calories par heure ; ainsi pour en avoir 18000 il faut que la surface du poêle et des luyaux soit de 12,8 ; mais pour obtenir du combustible un plus grand effet Utile il est avantageux de faire la surface de chauffe beaucoup plus grande.
