ES

IEURE

de la cheminée.

MPÉRATUR

INTÉR

cabinet.

EXTÉ-

RIEURE

DATES

19 mars 12 avril

200. Expériences sur une autre cheminée d' appartement. — Des expériences analogues à celles qui ont été faites sur la cheminée du cabinet de la direction du Conservatoire des arts et métiers, ont été exécutées sur celles du cabinet de M. le sous-directeur, et ont donné des résultats semblables.

On a produit le chauffage avec du bois, dont on a observé le poids en même temps que les volumes d’air appelés par la cheminée ; mais, de plus, comme cette cheminée était pourvue d’un appareil à grille creuse du système de M. Fondet, qui fonctionnait convenablement, on a profité de cette circonstance pour constater quel était le volume d’air extérieur fourni par cet appareil et la température de cet air.

Les résultats de ces observations sont consignés dans le tableau suivant :

Cheminée de la sous-direction du Conservatoire.

201. Conséquences de ces expériences. — On voit par ces expériences que cette cheminée, dont la disposition extérieure et les proportions analogues à celles de la cheminée du cabinet de la direction et qui est muni d'un appareil de M. Fondet, a déterminé l’évacuation d’un volume d’air de 835 mètres cubes par heure, en brûlant 8kil,88 de bois à l’heure. Ce volume diffère peu de celui qui a été trouvé avec l’autre cheminée, dans des expériences faites les 6 et 1 1 février, où celle-ci avait aussi un appareil analogue.

Mais il est notablement moindre que le volume observé sur cette dernière cheminée, où l’on avait enlevé l’appareil qui formait obstacle au passage de l’air, puisque, dans les dernières expériences du 19 mars et du 11 avril, ce volume s’est élevé à 1268 mètres cubes, et à 1365 mètres cubes avec une consommation de bois un peu moindre.

On voit aussi que le volume d’air nouveau et chaud introduit dans la pièce par la bouche de chaleur, n’est que de 19 mètres cubes par heure, ou ^ du volume d’air évacué par la cheminée, et qu’il est loin de suffire à l’appel qu’elle exerce et à en assurer le tirage.

En calculant, d’après les températures observées, la quantité de chaleur emportée par l’air appelé par la cheminée et en pure perte pour le chauffage, on trouve qu’elle est égale à

835m*c X lkil, 1 97 X 1 03° X 0,237 = 2438 7 calories,

ce qui, pour une consommation de 8kil,88 de bois par heure, revient à 2747 calories par kilogramme de bois brûlé. Si à cette quantité on joint celle qui a été utilisée pour le chauffage de l’appartement par l’introduction de 19 mètres cubes d’air à 132°, ou dont la température primitive de 22° a été augmentée de 110° et qui est égale à

19m-cX0kil, 878X110X0, 237 = 435 calories,

on voit que la quantité totale de chaleur développée, en sus de celle qui a été fournie par le rayonnement, a été égale à

24387 + 435=24822 calories,

ce qui correspond, pour une consommation de 8kil,88 de bois par heure, à 2795 calories par kilogramme de bois brûlé.

Sur cette quantité de chaleur, 435 calories sur 24822, environ 3^, sont entrées dans l’appartement avec l’air fourni par la bouche de chaleur, tandis que, dans les expériences du 19 mars et du 12 avril précédents, sur une cheminée dépourvue de cet appareil, toute la chaleur développée était enlevée par l’air appelé.

Donc si, au point de vue de la ventilation seule, la présence de l’appareil Fondet diminue le volume d’air appelé et extrait par la cheminée à celui du chauffage, il n’a que le faible avantage d’utiliser, en sus des effets du rayonnement, environ ^7 de la chaleur développée par le combustible.

202. Observation sur la chaleur développée par le bois. — Si l’on rapproche les résultats des expériences des 19 mars, 12 avril et 4 juin 1862, et qui ont fourni pour le nombre d’unités de chaleur communiquées à l’air par kilogramme de bois brûlé les nombres suivants :

Dans la cheminée sans appareil à grille :

Le 19 mars 3279 calories.

Le 12 avril 4191 —

Moyenne 3735 calories.

Dans la cheminée avec appareil à grille :

Le 4 juin 2796 calories.

On voit par ces nombres que si la cheminée ouverte a utilisé pour la ventilation toute la chaleur qu’a développée le bois, et qui, pour le bois bien sec, est d’environ 3600 calories, la cheminée avec appareil en fonte, offrant une assez grande surface de dispersion de la chaleur, a donné un résultat moins favorable. Il y a lieu cependant de croire que dans un chauffage continué pendant plus longtemps, les masses voisines de maçonnerie peu conductrices étant parvenues à une

PRODUITS PAR LES CHEMINÉES D’APPARTEMENT, ETC. 305 température normale, l’ulilisation de la chaleur se rapprocherait de la valeur obtenue avec la première cheminée.

203. Chauffage de la cheminée à la houille. — Passons maintenant à l’examen des résultats des expériences analogues faites en brûlant de la houille. Ils sont consignés dans le tableau suivant :

VENT. I

EFFETS DE VENTILATION PRODUITS PAR LA COMBUSTION DE LA HOUILLE DANS UNE CHEMINÉE.

204. Conséquences des expériences précédentes. ’ — Les résultats consignés dans le tableau précédent montrent que la position de la grille par rapport au conduit d’arrivée de l’air a une grande influence sur les volumes d’air appelés, et sur l’utilisation de la chaleur développée par le combustible. •

Dans l’expérience du 22 mars, la grille en fonte s’étant ramollie et courbée à fleur de sol, le passage de l’air audessous de celte grille a été en partie empêché, ce qui explique pourquoi le résultat a été peu favorable.

Dans les expériences postérieures, où la grille était en fer, l’air arrivait très-facilement sous le combustible et pouvait aussi passer au-dessus ; mais plus librement dans celle du 27 mars, où le passage au-dessus de la grille avait 0m,27 de hauteur et environ 0m,17 au-dessus de la couche de combustible de Om, 1 0 au moins d’épaisseur, tandis \jue dans les expériences du 28 mars et du 2 avril, ce passage n’était que de Om, 1 5 au-dessus de la grille et au plus de 0m,05 au-dessus du combustible.

Les volumes totaux d’air appelés ont bien été à peu près les mêmes dans ces quatre expériences, mais la combustion ayant été plus vive dans les deux dernières et la température plus élevée, le volume d’air appelé par kilogramme de charbon brûlé a été moindre que dans les expériences du 27 mars, où l’accroissement de température de l’air n’a été que de 67° et de 58°.

Cela*confirme la conséquence que nous avons déjà déduite des expériences faites avec des tuyaux, à savoir qu’au point de vue de la ventilation par appel, il y a avantage à ne produire que de faibles élévations de température; c’est, d’ailleurs, ce qui sera encore vérifié par d’autres résultats.

205. Résumé des expériences précédentes. — En résumé, on voit que dans une cheminée, proportionnée à peu près comme celle sur laquelle nous avons opéré, ce qui se rencontre dans la plupart des habitations ordinaires modernes, on peut aug-

menter la ventilation naturelle d’environ 300 mètres cubes d’air par kilogramme de charbon brûlé et produire facilement un appel de plus de 1200 mètres cubes d’air par heures

D’après les dispositions données à la grille dans les quatre dernières expériences du tableau précédent, la presque totalité de la chaleur développée par le combustibleg.devait être utilisée pour réchauffement de l’air appelé ; aussi, en prenant la moyenne des quantités de chaleur utilisées par kilogramme de combustible brûlé, trouvons-nous pour sa valeur 6796 calories. On peut donc admettre que, dans une cheminée exclusivement consacrée à la ventilation et bien disposée pour l’admission de l’air, on utiliserait'pour l’appel environ 6000 à 6500 unités de chaleur par kilogramme de houille brûlée, ou au moins les | de la chaleur développée par le combustible.

206. Observation sur les quantités de houille brûlées par mètre quarrè de grille , dans les expériences du 22 mars 1862, ( Cabinet de la direction.) — Dans l’expérierce du 22, la grille du foyer était en fonte; elle avait 0m, 41 de longueur, 0m,15 de largeur, 14 barreaux de 0nî,015 de largeur, laissant 0m,20 en largeur, où une aire de passage de 0,45 X0,20=0m,c, 030. Le dessus de la grille était à l’origine à 0m,09 du sol, et la hauteur de l’embouchure du tuyau étant de 0m,41, le dessus de la grille

se trouvait à = 0,22 de cette hauteur.

Mais la fonte s’étant ramollie, la grille s’est courbée pendant les expériences, et elle a fini par toucher le sol du foyer après quelques temps.

On a brûlé sur cette grille 4kil,66 par heure avec une superficie totale de 0m,41X0m,15=0m c,0615, et une aire libre de passage, de 0m,15x0m,20 = 0m-(i,0300, soit 75kil,7 à l’heure par mètre quarré de grille totale et 155kfl,3 par mètre carré de grille libre.

Dans les deux expériences du 27 mars, la grille en fer avait 0m,40 de longueur, 0m,165 de largeur, 18 barreaux de 0nl,01

de largeur, et, par conséquent, 0m,22 de vide en largeur, ou 0ru,22X0m,l65=0m,q,0363 d’aire de passage. Sa face supérieure était 0m, 1 4 au-dessus du sol. La hauteur de l’embouchure du tuyau étant de 0m,41, le dessus de la grille se trouvait à

0,36 de cette hauteur.

Le passage de l’air sous la grille avait 0m,13 de hauteur, et le passage au-dessus 0m,27, dont il faudrait déduire l’épaisseur du charbon.

On a brûlé sur cette grille 3kil,25 par heure avec une superficie totale de 0m,40 X0m,165 — 0m,q,0660, et une aire libre de 0m,22X0m,165=0m*q,0363;

soit 40kI1,24 par mètre quarré de grille totale,

ou 89kil,53 — — de grille libre.

Dans les expériences du 28 mars et du 10 avril, la grille avait les mêmes dimensions que le 27 mars ; mais sa surface supérieure était élevée à 0n,,26 au-dessus du sol, et l’embouchure du tuyau ayant 0m,41 de hauteur, le dessus delà grille se trouvait à 0m, 15 au-dessous de son sommet. L’épaisseur de la couche de combustible étant au moins de 0m,10, il restait à peine 0m,05 de hauteur pour le passage de l’air au-dessus du combustible, ce qui contribuait à en élever la température, mais diminuait aussi un peu son volume.

Dans ces deux expériences, on a brûlé en moyenne 4kil,20 de houille par heure, avec les mêmes surfaces totale et libre que le 27 mars, ce qui correspond à une consommation de 63kil,63 par mètre quarré de grille totale, et de 115kil,3par mètre quarré de grille libre.

L’expérience montre aussi que la quantité de chaleur emportée par l’air évacué s’élève à 6000 ou 6500 unités par kilogramme de charbon brûlé, c’est-à-dire aux | au moins de la chaleur totale développée par le combustible.

207. Emploi du gaz d'éclairage pour activer la ventilation dans les appartements. — Si l’usage d’un foyer alimenté par

le bois ou par la houille produit, dans une cheminée ordinaire, un appel énergique, il serait, la plupart du temps, très-difficile d’y recourir pour assurer la ventilation d’un local dont on voudrait en même temps empêcher la température de s’élever.

Mais il était évident qu’on pourrait remplacer ces combustibles par le gaz qu’il est facile, à l’aide de tuyaux d’un petit volume, de faire brûler dans l’intérieur de la cheminée, sans que la flamme soit apparente, et répande ni chaleur ni odeur à l’intérieur.

Ainsi, dans le cas de la cheminée sur laquelle nous avons expérimenté pour produire un appel supplémentaire de 1000 mètres cubes par heure qui, joint à l’appel naturel, fournirait une évacuation d’environ 13 à 1400 mètres cubes d’air par heure, il faudrait donner à ces 1400 mètres cubes d’air, pris à 20° dans l’appartement, une température de 90° environ, ou de 70° de plus que celle de l’intérieur. Par conséquent, il serait nécessaire de leur communiquer une quantité de chaleur exprimée par

1400m,c X lkil,209 X 70° X0,237 = 28080 calories

par heure. Un mètre cube de gaz ne développant environ que 6000 par sa combustion, si l’on suppose que l’on en utilise lement 5000, il faudrait brûler dans cette cheminée

En introduisant dans la cheminée un tuyau en fer garni de becs brûlant 0m,c,150 à l’heure, il suffirait donc que ce tuyau portât 40 becs semblables disposés soit sur une ou sur plusieurs couronnes, pouvant entrer dans la cheminée, soit, plus simplement, sur deux ou trois branches verticales pénétrant à une hauteur convenable.

208. Expériences sur les effets de ventilation produits dans une cheminée d’appartement par la combustion du gaz. — C’est

pour réaliser par des expériences directes la ventilation d’un appartement, au moyen de la combustion du gaz, que j’ai fait disposer dans la cheminée où ont été faites les expériences précédentes un conduit de forme rectangulaire de 0m,265 de longueur sur 0m,100 de largeur, communiquant avec un tuyau de conduite du gaz d’éclairage. 106 trous ont été percés dans ce tuyau, et, après une première expérience, le diamètre en a été agrandi pour accroître la consommation de gaz.

Un compteur établi sur le conduit d’arrivée indiquait le volume de gaz consommé, lequel était d’ailleurs assez régulier. Des thermomètres placés à l’extérieur et à l’intérieur du cabinet donnaient les températures. Quant à celle de l’air qui passait dans la cheminée, elle était à l’arrivée celle du cabinet lui-même, et au-dessus du tuyau à gaz, elle était indiquée par un thermomètre particulier; mais on n’a pas tardé à constater que, malgré la distance de plus de 2m,00 qui séparait ce thermomètre des becs de gaz, l’action directe du rayonnement élevait ses indications au-dessus de la température moyenne de l’air dans la cheminée à la même hauteur, et qu’il était nécessaire de tenir compte de la différence.

Deux séries d’expériences ont été exécutées pour étudier les effets de ventilation produits par le gaz dans la cheminée. Les résultats de la première sont consignés dans le tableau suivant :

EFFETS DE VENTILATION PRODUITS PAR LA COMBUSTION DU GAZ D’ÉCLAIRAGE DANS UNE CHEMINÉE.

lr0 série d’expériences.

Cet air nouveau était conduit près du plafond par un tuyau de 0m,30 de diamètre, et l’on a ainsi réalisé l’introduction de l’air près du plafond et l’extraction près du plancher.

L’air extérieur étant à la température de 18 à 19°, celui qui affluait des caves était à 16°, 5 ou 17°. La température du cabinet a été maintenue à 19 ou 20°, tandis qu’une pièce voisine à la même exposition était à la température de 21 à 22°.

Ainsi l’introduction de l’air frais venant des caves a fait maintenir la température du cabinet à 2° environ au-dessous de celle de la pièce voisine.

Le volume d’air évacué par la cheminée étant de 1190 mètres cubes par heure, tandis que la bouche de chaleur n’en fournissait que 304 mètres cubes, le reste, ou 886 mètres cubes, entrait par les joints des portes et des fenêtres. Il est évident que si plusieurs autres ouvertures avaient été ménagées et mises en communication directe avec les caves, on aurait pu aspirer par ces ouvertures la presque totalité de l’air évacué par la cheminée, et faire de même arriver cet air frais au plafond.

La vitesse avec laquelle l’air frais débouchait près du plafond était de lm,19 en 1", et cependant il n’en résultait dans le cabinet aucune sensation d’un courant d’air, tandis que, quand le même volume d’air affluait à hauteur du plancher par la bouche de chaleur elle-même, cet air, directement appelé par la cheminée, formait un courant désagréable.

A l’inverse, la vitesse d’appel à l’entrée de la cheminée était d’environ 2m,40 en 1", et elle ne déterminait, à 0m,30 ou 0m40 de l’orifice, qu’une sensation à peine sensible quand l’air frais était conduit au plafond.

Dans les expériences, dont on vient de rapporter les résultats, l’air frais venant des caves affluait vers le plafond à une hauteur de plus de 7m,00 au-dessus de son point d’introduction dans les conduits du calorifère dont il parcourait tous les tuyaux, en éprouvant des résistances et des pertes de force vive. Il est donc bien évident que s’il avait été pris directe -

ment par des conduits spéciaux bien disposés, partant soit des caves, soit d’une certaine hauteur au-dessus du sol, il aurait éprouvé moins de résistances et serait parvenu dans le cabinet en plus grande abondance.

A plus forte raison aurait- on pu introduire de l’air pris en des points plus élevés de l’atmosphère et amené d’une manière convenable.

209. 2e Série d’expériences sur les effets de ventilation produits par la combustion du gaz d’éclairage . — Du 18 août au 11 septembre 1862, on a exécuté dans la même cheminée une deuxième série d’expériences dans laquelle on a fait varier entre des limites très-étendues les volumes de gaz consommés.

Le 18 août on a cherché, par une expérience préalable, à déterminer quel était le volume d’air évacué par la seule action de la ventilation naturelle, et on a trouvé que, par une température extérieure de 19°, 4, et une température intérieure de 20°, elle était de 190 mètres cubes par heure. La différence des températures extérieure et intérieure ayant peu varié pendant ces expériences, on pourra admettre, au moins comme une approximation, que la ventilation naturelle a été à peu près la même pendant leur durée.

2® SÉRIE D’EXPÉRIENCES SUR LES EFFETS DE VENTILATION PRODUITS PAR LA COMBUSTION DU GAZ D^ÉCLAÏRAGE.

210. Représentation graphique des résultats de ces expériences. — Si l’on prend pour abscisses les volumes de gaz brûlés par heure, et pour ordonnées les volumes d’air évacués par l’action du gaz, on obtient une série de points dont le lieu paraît être une courbe de forme hyperbolique, ayant pour asymptotes les deux axes des coordonnées ; mais celle courbe n’est pas une hyperbole équilative.

Sa forme générale montre avec évidence que les volumes d’air évacués par mètre cube de gaz brûlé sont d’autant plus considérables que les volumes de gaz brûlé sont moindres; ce qui met en évidence l’avantage que présente au point de vue de l’économie l’emploi des températures modérées.

En prenant de même pour abscisses les valeurs de y/t — T, et pour ordonnées les volumes d’air écoulés par l’effet delà combustion du gaz, c’est-à-dire l’excès du volume total sur le volume correspondant à la ventilation naturelle, les points que l’on obtient ainsi se trouvent sur une ligne droite passant par l’origine des coordonnées ; ce qui montre que, dans le cas où les températures extérieures T sont restées à peu près les mêmes pendant les expériences, les volumes d’air à la

température du cabinet, dont la combustion du gaz a déterminé l’évacuation, ont été proportionnels aux racines quarrées des excès de la température dans le conduit sur la température extérieure, ce qui est conforme aux conséquences de la théorie.

Enfin, si on prend pour abscisses les volumes de gaz brûlés par heure et pour ordonnées l’excès t — T de la température dans le conduit sur la température extérieure, on obtient une courbe dont la concavité est tournée vers la ligne des abscisses, ce qui prouve que cet excès de température croissait moins rapidement que les volumes de gaz brûlés, et comme les volumes d’air évacué ne croissent tout au plus que proportionnellement aux racines de t— T, il s’ensuit encore que les effets de ventilation sont bien loin de croître proportionnellement à ces excès de température et aux consommation de gaz, comme l’a d’ailleurs fait voir la courbe précédente; ce qui est tout à fait conforme aux principes de la théorie.

211. Quantité de chaleur utilisée par mètre cube de gaz brûlé. — En calculant, comme nous l’avons fait pour le bois et pour la houille, la quantité de chaleur communiquée à l’air par le gaz brûlé, nous avons pu en déduire le nombre d’unités de chaleur qui ont été emportées par l’air et qui, par conséquent, peuvent être regardées comme utilisées pour la ventilation.

La difficulté de déterminer avec exactitude la température est assez grande, et elle exige comme on l’a indiqué des précautions spéciales ; aussi les résultats ne sont-ils pas exempts de toute incertitude.

Je reproduis à part ceux qu’ont fournis les deux séries.

lre Série. La quantité de chaleur utilisée par mètre cube de gaz brûlé a été :

Le 18 avril, de 6214 calories

Le 21 avril, de 5712 —

Le 24 avril, de 5238 —

Moyenne 5758 calories.

Les observations de ta 2e série, où l’on a pu déterminer plus exactement les températures moyennes dans la cheminée, ont fourni les résultats suivants:

2e Série. La quantité de chaleur utilisée par mètre cube

de gaz brûlé a été :

Le 28 aoûf

Le 19 août

Le 5 septembre

Le 6 septembre

Le 4 septembre

Le 6 septembre

Le 11 septembre

» Moyenne

Les valeurs de quantités de chaleur communiquées à l’air évacué par mètre cube de gaz brûlé sont notablement inférieures, dans cette 2e série, à celles qui ont été trouvées dans la lre série ; mais il faut aussi observer que, dans cette 2e série, les expériences ont été moins prolongées que dans la lre série, et que les quantités de chaleur absorbées par les parois de la cheminée y ont été nécessairement plus grandes en proportion.

Quoiqu’il en soit, il résulte de cet ensemble d’observations quèia quantité de chaleur que l’on peut communiquer à l’air dans une cheminée, par mètre cube de gaz brûlé, s’élève en moyenne à plus de 5000 calories, c’est-à-dire au moins aux f de celle que développe le gaz par sa combustion. Cette donnée de l’expérience nous servira pour la solution des questions d’application qui pourraient se présenter.

212. Différences de température à diverses hauteurs dans me cheminée. — A l’occasion des expériences sur l’appel produit par la combustion du gaz, j’ai cherché à constater la diffé-

rence qui pouvait exister dans une cheminée d’appartement entre les températures observées à diverses hauteurs.

A cet effet, on a introduit au-dessus du foyer, à environ 2m,50 de hauteur à partir du plancher, un thermomètre abrité du rayonnement direct produit par les becs de gaz, et l’on en a placé un autre à la hauteur de 20m,35, au moyen d’une ouverture pratiquée dans le corps de la cheminée. Ces deux thermomètres étaient ainsi : l’un vers le bas, l’autre vers le haut de la cheminée et à la distance de 17m,85 l’un de l’autre.

Les observations de températures, commencées le 13 juin à 10 heures 10 minutes, ont été faites à différentes heures après l’allumage du gaz, afin de constater l’influence de Réchauffement du tuyau de la cheminée et même pour les continuer le 14, on a eu soin de laisser brûler, mais faiblement, le gaz pendant la nuit du 13 au 14. Les températures observées sont rapportées dans le tableau suivant.