CONDENSATION
la lenpérfttQre 4« Talr élMC de
Dans les grands chauffiajres à vapeur, on peut c<Mnpter sur i\80 â«
vapeur condensée en une heure par mètre carré de surface pour la fonte, et sur 1^,76 pour le cuivre.
D'après M. Grouvelle, un mètre carré de surface de fonte, chauffé intérieurement par la vapeur, et par conséquent les 990 unités de chaleur transmises par 1^,80 de vapeur condensée, suffisent pour chauffer et entretenir à 15* une salle de proportions de tnurs et de fenêtres ordinaires, telle que bibliothèque, bureau, etc., de 66 à 70 mètres cubes de capacité, ou un atelier de 90 à 100 mètres cubes. jSi Tatelier a besoin d'une haute température, on prend un mètre de surface de chauffe par 70 mètres de capacité. Pour la Bourse de Paris, on a compté sur 67 njètres, qui chauffent convenablement.
Le diamètre des tuyaux de condensation de la vapeur à basse pression varie de 0",07 & 0'",20; 0",11 est le diamètre convenable lorsque le ^nérateurestde la force de 12 chevaux. Le tuyau qui amène la vapeur de la chaudière est beaucoup plus petit; en Angleterre, on fait ce tuyau en fer creux, et on lui donne de 3 à 5 centim. de diamètre ; en France, on le fait généralement en cuivre.
Lorsque, par suite de circonstances indépendantes du chauffage, la pression dans le générateur est élevée, de 2 atmosphères et au-dessus, d'après M. Grouvelle, le diamètre intérieur du tuyau de condensation doit être égal à un minimum dé 0'*,035, augmenté de 0'',0015 par force de cheval du générateur employé. Ainsi , pour une force de 10 chevaux, c'est-à-dire pour 200 à 250 kilog. environ de vapeur à l'heure, le diamètre sera 0*,05.
Connaissant le volume en mètres cubes d'air froid à chauffer dans un certain temps, en le multipliant par le poids d'un mètre cube {liU et 262), on a le poids total d'air à chauffer ; ce poids, multiplié par la capacité calorique de l'air (267) et par la différence des températures de l'air chaud et de Pair froid , donne la quantité de chaleur à fournir à l'air. Cette quantité de chaleur divisée par 560, chaleur latente de vaporisation (269), donne la quantité de vapeur condensée. On détermine la quantité de charbon à brûler (282), et par suite les dimensions de la grille (301), des conduits de fumée et de la cheminée (295).
Pour le chauffage des ateliers par la vapeur, les ingénieurs admettent que, pour des ateliers de 8 mètres de largeur sur 3 mètres de hauteur, et dont la surface des vitres est le 1/6 de la surface totale, un tuyau en fonte de 0™,60 de circonférence, parcourant seulement une fois la longueur de l'atelier, suffit pour y maintenir une température constante de 15<> pendant les temps les plus froids. Cela fait une surface de chauffe de 0" c.,/^o, qui peut transmettre 396 unités de chaleur en une heure , par mètre courant d'atelier.
D'après des observations de M. Péclet sur plusieurs chauffages à vapeur, et notamment sur un chauffage de grande fabrique, pour une différence maximum de 20* entre les températures intérieure et exté-
CHAUPFAGK. ^1
Heure, il faudrait calculer la puissance des appareils de chauffage en comptant sur 70 unités de chaleur à fournir en une heure par mètre carré desurface de muraille de O^jSS àO'-jSô d'épaisseur, et sur 80 unités par mètre carré de surface de vitre (331).
556. Calorifères à eau chaude et à basse 'pression. Nous allons calculer les dimensions d'un tel calorifère destiné à émettre 36000 unités de chaleur en une heure ou iO unités par seconde; la température de Peau étant de 80** dans la chaudière et dans la colonne ascensionnelle , qui a 2 mètres de hauteur verticale ; de 55* 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*eâu 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
0,000 466 pour coefficient de la dilatation absolue de Peau pour V» (260),
0,2(1 + 0,000466 X 55) =0,205 1 de litre.
En admettant que la quantité de chaleur que laisse passer la surface de chauffe, à égalité 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 kV" entre la température 55'' de Peau et celle 15*' de Pair, 1,80 x 550 §r = 466 unités de
chaleur. La surface de chauffe nécessaire pour laisser passer les 36000 unités de chaleur est donc
-— — - = 77,25 mètres carrés.
Le diamètre d*un tuyau de chauffe étant Q*,09 , sa circonférence est
77 25 6",2826 (7n^, 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 Peau dans les tuyaux est due à la diffé-, rence des pressions produites par deux colonnes d'eau de 2 mètres de hauteur verticale, Pune à 55* en moyenne et Pautre 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 de
section, de ^ . ^^^mi».» — ef 20 = 19S50, et la colonne ascendante, i + 0,000 400 X 00
439 DECUÈHB PAITIB.
de ^^(yo&OA66x80 ^^ ~ ^^''^^ ' ^"* conséquent^ la vitesse de circulation est due à une hauteur â*eau à 55° correspondant à 0^22. En eau froide, cette colonne serait 0'',022 ; en eau à 55"*, elle est
ce qui fait 0*,00008ii5 par mètre courant de tuyau. •
Consultant le tableau du n"* 167» on volt que sous la charge 0",000 07721, le diamètre 0",09 débite 0\3i81 par seconde; ce diamètre est d6nc grandement suffisant pour Tapplication qui nous occupe. Il n^esicepën^nt pas atissi exagéré qu^il paraît Têtre; d'abord à cause des changements xle direction des tuyaux, et ensuite parce que la résîst9B:i6ik4taiit ]$r(^ortionnèU» au carré d« la vitesse, le tableau du n* 167 éonne, dans ce cea^ Ine résistance ou eharge trop faible , en la donnaift pour la vitesse moyenne dans la conduite.
J^oor ehftttfiG&r un atelier de 13 mètres df largeur siu* 3'°,25 de hauteur/un^ seule allée d'un tuyau de 0*,t6 de diamètre sur toute là longueur de f atetôr paMt suffisante , la température de Teau étant de 75 à 80*> (335). En général, dans la pratique, l'eau étant à 80° et l'air à 15% c'est-à-dire la dltférenc^ étaÉtS*de 65% il convient de considérer 1"%50 à 1"%75 de surface de chauffe comme l'équivalent de 1 mètre carré à la vapeur, et de chauffer 35 à àO mètres cubes de salle ou de maison d'habîfàttoïï par mètre carré de fonte.
On suivrait une marche analogue pour chauffer une pièce quel-* conque à l'aide de l'eau de condensation d'une machine à vapeur ; seulement , dans ce cas, on élèverait l'eau mécaniquement. . 557. Calorifères à eau chaude et à haute pression. On distingue lé 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. Duvoir consiste à chauffer l'air 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 depoêles à eau^ placés dans les salles mêmes , et chauffés en les faisant traverser par une seule circulation d'eau dont ils font partie intégrante : l'eau 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*,02$ de diamètre extérieur et O'^^OIS de diamètre intérieiir. Ces tuyaux sont cotûposês de bouts qui ont 4 më-
très de looftienr et qui sant vissés entre eux. On les essaye à 200 atmosphères de pression ; mais^ théoriquement, ils pearent supporter une pression supérieure à 3000 atmosphères (177 ou 311).
Dans les calorifères construits en Angleterre, la température de l*eau à la partie supérieure du circuit varie de 150* à 200*, ce qui correspond à des pressions de 4,50 à 15 atmosphères (272) ; mais dans le fojrer, les tubes atteignant quelquefois la température rouge , la pression y est beaucoup plus grande (258 , 272).
Le développement total d une circulation n*excède jamais t50> 200 ^ mètres ; si la surface de chauffe exige une plus grand^ longueur, on emploie plusieurs circulations, qui peuvent être chauffées parle mèmefqyer.
En Angleterre, on compte sur 2 pieds de bngueiur de tu]ta)i fig^ûrchauffer 100 piedscubes.de cai^acité; ce a^ revient ^.peu ^ès, ,ep prenant la moyenne entre 0",025 et 0",012 pour )^ diamètre de la sur-'' face de chauffe, à I mètre carré de surface de chauffe pour SU mètres de capacité. ^. \ . . • ^ . — - -.i
L'expérience prouve qull y a perte d*^u dans pes calorif^es. et que, dans les grands appareils^ il fsL^t ajouter l/^.litr^d*eal|^ topa les 8 ou. 10 jours. ^ ,
En France, M. Gandillot établit ces cjà<|fifèices i 9 fr. le mètre courant de tube tout compris. L^ tubes ont de 0'",03 à o^jO/Ji de diamètre ; ils sont formés 'de bouts réunis par des manchons ^ vis , et ils résistent très-bien à des pressions de i!iO atmosphères et plus.
558. Chauffage des liquides, Lorsqu*Qn chauffe directement un liquide dans une chaudière à Taide d'un foyer placé dessous, la surface de chauffe peut encore se calculer d'après la considération qu*un mètre earré de cette surface laisse passer la quantité de ehaleur nécessaire pour vaporiser de 15 à 20 klL d'eau en une heure (307) ; mais il convient de prendre un mètre carré de surface de chauffe pour 3 & 4 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 SOI).
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 froide étant à 6*.
Une baignoire contenant de 280 à 300 kilog. d'eau à 30% la quantité de ehaleur dépensée est, pour chauffer l'eau des 25 bains, 800 X 25(30— 5) =187 500 unités, qui absorberont à peu près 31 kilog. de houille; on peut utiliser 6000 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* h 80* ; le poids d'eau à échauffer de 5* à SO^" est alors , pour les
25 bains, î^^|^ = 2500 kilog.
440 DSUXIÈIIE PARTIE.
559. Chauffage des corps solides. Dans 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 le combustible. (0,5 kilog. de coke pour fondre 1 kîlog. de fonte , lequel , projeté dans 2Q kilog. d'eau , en élève la température de i/i°. 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 ré« chauffer 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 Glairval, marchant au charbon de bois, et les 0,67 pour celui d'Audiucourt, 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 140 à 220 kilog. de coke pour 100 kilog. de fonte dans ces derniers , au lieu de 100 à 160 kilog. de charbon que Ton 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 Ix volumes de pierre à chaux. Les petits fours donnent 12 hectolitres de chaux par Jour et les plus grands de 90 à 100 hectolitres.
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 5* partie.)
