CHAUFFAGE
rieûre, il Jaudrait calculer la puissance des appareils de chauffage en comptant sur 70 unités de chaleur à fournir en une heure par mètre carré de surface de muraille de 0°>,33 à0»,3ô d'épaisseur, et sur 80 unités par mètre carré de surface de vitre (3dl).
556. Calorifères à eau Qhaude et à basse pression. Nous allons calculer les dimensions d*un tel calorifère destiné à émettre 36000 unités de chaleur en une heure ou 10 unités par seconde; la température de Teau étant de 80" dans la chaudière et dans la colonne ascensionnelle , qui a 2 mètres de hauteur verticale; de ôô*" en moyenne dans le tuyau de chauffe, que Ton suppose avoir une pente totale de 2 mètres, uniforme sur tout son circuit, et enfin de 30"" en rentrant dans la chaudière.
Chaque kilog. d'eau perdant 50 unités de chaleur dans sa circulation, le poids d'eau qui doit sortir de la chaudière en une seconde est
■^- = 0^,2 , dont le volume moyen dans le tuyau est , en prenant
0,000466 pour coefficient de la dilatation absolue de Peau pour 1» (260),
0,2(1 + O,00OA66x 65) =0,2061 de litre.
En admettant que la quantité de chaleur que laisse passer la surface de chauffe, à é^lité de différences de températures, est à peu près la même que pour la vapeur (335) , chaque mètre carré de surface de fonte laisse passer en une heure, pour la différence iliO** entre la température 55** de Teau et celle 15° de Tair, 1,80 x 550 |g = /i66 unités de
chaleur. La surface de chauffe nécessaire pour laisser passer les 36000 unités de chaleur est donc
36000 ^-nc X* A
-725- = 77,25 mètres carrés.
Le diamètre d'un tuyau de chauffe étant 0*,09 , sa circonférence est
0*,282 6 {Int., 667), et, par suite, sa longueur sera -^ ' = 273 mètres.
Prenant 5 mètres pour les parties qui sont en dehors de la pièce à échauffer, et qui comprennent la colonne ascendante et les raccordements du tuyau de chauffe avec cette colonne et la chaudière, on a 278 mètres pour le développement total de la circulation.
La vitesse de circulation de Teau dans les tuyaux est due à la différence des pressions produites par deux colonnes d'eau de 2 mètres de ' hauteur verticale. Tune à 55* en moyenne et l'autre à 80% cette différence étant exprimée par une hauteur d'eau à 55'. Or, la première, c'est-à-dire la colonne descendante, presse, par décimètre carré do
«*"*•»• ^ 1 + 0.00Î466X5S 2» = *'^'«>' «* »» ^'^°'' ascendante.
45S BSUUftU ^ÀtTn.
dô A . iiAïuiAiiii^ttA ^^ = ^^N'-^^ î P^'* conséquent, la vitesse de cîr-
culation est due à une hauteur ti'eau & 55" correspondant à 0^22. En eau froide, cette colonne serait D",0S3 ; en eau à 55*, elle est
ce qui Tait 0",00008115 par mètre courant de tuyau.
Consultant le tableau du n* 167, on voit que sous la charge ©•,000 07721, le diamètre 0",09 débite 0\318l par seconde; ce diamètre est donc grandement suffisant pour Tapplicatioû qui nous occupe. Il n'est cependant pas aussi exagéré qu'il paraît Têtre; d'abord à cause des changements de direction des tuyaux, et ensuite parce que la résistance étant proportionnelle au carré de la vitesse, le tableau du n* 167 donne , dans ce cas , une résistance ou charge trop faible , en la donnant pour la vitesse moyenne dans la conduite.
Pour chauffer un atelier de 13 mètres de largeur sur 3'',25 de hau- 'teur, une seule allée d^un tuyau de 0*,16 de diamètre sur toute la longueur de râtelier paraît suffisante , la température de Teau étant de 75 à 80<> (335). En général, dans la pratique, Teau étant à 80** et Tair à 15*, c'est-à-dire la différence étant de 65% il convient de considérer l^^^SO à 1"%75 de surface de chauffe comme Téquivalent de 1 mètre carré à la Tapeut*) et lie chauffer 35 à i^O mètres cubes de salle ou* de maison d'habitatTon par mètre carré de fonte.
On suivrait une marche analogue pour chauffer une pièce 4iueiconque à l'aide de l'eau de condensation d'une machine à vapeur; seulement , dans ce cas, on élèverait l'eau mécaniquement
357. Calorifères à eau chaude et à haute pression. Otl distingue le système mis en pratique par M. Duvoir, et le système Perkins. Dans le premier, la pression est portée jusqu'à 5 atmosphères, et dans le second, elle atteint une limite beaucoup plus élevée.
Un procédé de M. Duvoîi* consiste à chauffer Taîr extérieur en le faisant passer sur des tuyaux dans lesquels circule l'eau chaude; cette disposition, d'un heureux effet, est employée depuis longtemps en Angleterre. Une autre disposition de M. Duvoir, et qui forme la base de tous ses appareils, consiste dans un système 'di^poêles à eau, placés dans les salles mêmes , et chauffés en les faisant traverser pat une seule circulation d'eau dont ils font partie intégrante : Teau passe d'un poêle à l'autre par l'intermédiaire d'un tuyau.
Le système Perkins est formé d'une seule circulation d'eau par un tuyau d'un petit diamètre ; ce qui le rend peut-être moins dangereux que celui de M. Duvoir, quoique la pression y soit beaucoup plus élevée.
Les tuyaux employés à la fabrication de ce dernier genre de calorifères sont en fer creux, et ont 0",O25 de diamètre extérieur et 0»)013 de diamètre intérieur. Ces tuyaux sont composés de bouts qui ont k mè«
GHAUFFAGfi. 439
1res de longueur et qui sont vissés entre eux. On les essaye à 200 atmosphères de pression; mais, théoriquement, ils peuvent supporter une pression supérieure à 3000 atmosphères (177 ou 311).
Dans les calorifères construits en Angleterre, la température de Peau à la partie supérieure du circuit varie de 150' à 200*, ce qui correspond à des pressions de /i,50 à 15 atmosphères (272) ; mais dans le foyer, les tubes atteignant quelquefois la température rouge, la pression y est beaucoup plus grande (258 , 272).
Le développement total d'unef circulation n'excède jamais 150 à 200 mètres; si la surface de chauffe exige une plus grande longueur, on emploie plusieurs circulations, qui peuvent être chauffées par le même foyer. En Angleterre, on compte sur 2 pieds de longueur de tuyau pour chauffer 100 pieds cubes de capacité; ce qui revient à peu près, en prenant la moyenne entre 0",025 et 0",012 pour le diamètre de la surface de chauffe, à 1 mètre carré de surface de chauffe pour 80 mètres de capacité.
L'expérience prouve qu'il y a perte d'eau dans ces calorifères, et que, dans les grands appareils , il faut ajouter 1/2 litre d'eau tous les 8 ou 10 jours.
En France, M, Gandillot établit ces calorifères à 9 fr. le mètre courant de tube tout compris. Les tubes ont de 0",03 à o^jO/i de diamètre ; Us sont formés de bouts réunis par des manchons à vis , et ils résistent très-bien à des pressions de AO atmosphères et plus.
538. Chauffage des liquides. Lorsqu'on chauffe directement un liquide dans une chaudière à l'aide d'un foyer placé dessous, la surface de chauffe peut encore se calculer d'après la considération qu'un mètre carré de cette surface laisse passer la quantité de chaleur nécessaire pour vaporiser de 15 à 20 kiL d'eau en une heure (307) ; mais ifcon vient de prendre un mètre carré de surface de chauffe pour 3 àrâ kilog. de houille ou 6 à 8 kilog. de bois à brûler par heure. Les différentes parties du fourneau se déterminent comme pour les chaudières à vapeur ordinaires (295 et 301).
Chauffage des bains. Supposons qu'il s'agisse de déterminer la quantité de charbon nécessaire pour chauffer l'eau dépensée pour 25 bains , l'eau firoîde étant à 5'.
Une baignoire contenant de 280 à 300 kilog. d'eau à 30*, la quantité de chaleur dépensée est, pour chauffer l'eau des 25 bains, 300 X 25(30— 5)= 187 500 unités, qui absorberont à peu près 31 kilog. de houille ; on peut utiliser 6 000 unités de chaleur par kilogramme de houille.
On ne chauffe qu'une partie de l'eau , et on l'élève à la température de 70* à 80" ; le poids d'eau à échauffer de 5* à 80« est alors, pour les
Je bains, Ë|^ ^ 2500 kilog.
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nso. Chauffage des corps solides. DaDs les fours destinés à fondre la fonte, la quantité de chaleur utilisée, c'est-à-dire absorbée par le métal pour s'échauffer et se fondre, n'est que les 0,09 de la chaleur totale développée par Je combustible. (0,5 kilog. de coke pour fondre 1 kilog. de fontç, lequel, projeté dans 20 kilog. d'eau, en élève la température de lu*. Traité de la chaleur, par M. Péclet) M. Grouvelle évalue cette quantité de chaleur utilisée à 0,20 dans les fours de fusion de la fonte ; à 0,05 dans les fours à puddler, ainsi que dans les fours à réchauffer les fers et les tôles, et à 0,02 dans les fours de verreries et dans ceux à cuire les poteries , les porcelaines , etc.
D'après des expériences de M. Ebelmen, la quantité de chaleur qu'emportent les gaz est les 0,62 de la puissance calorifique du combustible pour le haut fourneau de Clairval, marchant au charbon de bois, et les 0,67 pour celui d'Audincourt, marchant avec un mélange de bois et de charbon de bois. Cette perte est plus considérable pour les hauts fourneaux au coke ; ainsi , on brûle de UO à 220 kilog. de coke pour 100 kilog. de fonte dans ces derniers , au lieu de 100 à 160 kilog. de charbon que l'on brûle dans les premiers.
Dans les fours continus destinés à la fabrication de la chaux , on emploie 1 volume de houille ou 1 volume 1/2 de coke pour k volumes do pierre à chaux» Les petits fours donnent 12 hectolitres de chaux par jour et les plus grands de 90 à 100 hectolitr^.
Lorsqu'on cuit le plâtre au moyen des gaz perdus dans la fabrication du coke (290), il conviendrait de faire arriver sur le gaz un courant d'air qui en opérerait la combustion, et au delà de la flamme, un second courant d'air qui amènerait les gaz résultant de la combustion à 200 ou 300*, attendu que la cuisson du plâtre s'opère à 100*. (Consulter la 6* partie.)
