CHAPITRE XI
Discussion de l\ tiieorie de la recuperation
d'aprcs les doknes experimentales cokcernant les fours.
Conclusions generales et glassement.
II r(5sulte de T^tude pratique que nous venons d*exposer qull peut y avoir entre le rendement th^rique d'un four et son rendement industriel un ^cart assez sensible : ainsi le four d double recuperation 4 gaz mixte qui nous avait donn6 en tb^orie une utilisation de la chaleur de 83 % n'a plus en pratique qu'un rendement de 54 Vo. Les pertes par rayonnement du gazogene et des chambres de recuperation, la combustion anticipee du carbone dans le gazogene, et, en general, toutes les conditions de la pratique en contradiction avec les hypotheses que nous avons dt faire pour notre theorie mathematique ont une influence sensible sur le rendement.
Aussi, pour conserver 4 cctte theorie toute sa portee, et aux conclusions que nous en avons tirees toute leur valeur, est-il necessaire de reprendre les hypotheses et de montrer que, bien que modiiiant la valeur absolue des chiffres de rendement calcuie, elles n'en alterent que peu les valours relatives et ne peuvent pas, du moins, intervertir le classement.
Observons d'abord, avant toute discussion de detail, que le tableau que nous avons donne, indiquant les rendements maxima des dif!erents systemes, tons ces chififrcs sont des li mites dont les fours tendront 4 se rapprocher de plus en plus d mesure que progresseront la construction des fours et les solutions du probieme d'utilisation de Ja chaleur. Notre classement est done un classement limite dont les
divers syst^mes de fours tendront d se rapprocher de plus en plus, et qui, d supposer quMl ne soil pas tout & fait exact de dos jours, le deviendra certainement dans Tavenir. De ce fait seul, il nous semblerait presenter de Tint^r^t.
Mais il y a mieux, car en repassant en revue nos hypotheses, nous constaterons ais^ment que Tordre de classement ne saurait ^tre interverti, pourvu que les fours soient construits dans des conditions analogues au point de vue du groupement des appareils et des surfaces de refroidissement (*).
La premiere hypoth^se (*), gazeification complete du carhone en oxyde decarbone, est loin d'etre r^alis^e : il y apresque toujours 5 ®/o d'acide carbonique contre 20 h 22 Vo d'oxyde de carhone. Cette combustion anticip^e nuit dvidemment au rendement en augmentant Fair primaire et ^levant la temperature du gaz, double effet qui tend d nuirc d la r6cupuration. Mais si Ton ne tient pas compte du leger accroissement de rayonnement du gazogene resultant de rei^vation de temperature du gaz, accroissement tout a fait negligeable puisque le rayonnement tolal est d'environ 10 Vo» il est facile do voir que cette combustion anticipee ne pent modifier le classement. On pent, en effet, considerer que les fours marchant avec 5 % d'acide carbonique aux gazogenes fonctionnent pour V5 comme des fours 4 chauffage direct, et pour ^/^ suivant les rendements que nous avons calcuies : les differences entre les rendements seront done modifiees proportionnellement dans le rapport de 4:5, Tordre de classement ne sera en rien altere.
line secondc hypothese est relative d Vinvariahilit4 du regime dans les gazogenes, chambres de recuperations et laboratoires : or, dans les fours continus, les chambres subissent des oscillations de 50<> du debut
(1) U est bien Evident que deux fours construits dans des conditions lri?s diff^rentes, 4 ces points de vue pourronl presenter des anomalies : un four k simple recuperation, bien condense aura un rendement sup6rieur h. un four a quatre chambres. On pourra dans un four Siemens nouvelle disposition, constater une consommation de houille moindre que dans un four ancien type, dont les surfaces de refroidissement seraient considerables. Ceci na saurait, en ancune manifere, porter 6chec k notre th^orie et modifier nos conclusions.
(2) Voir page u les hypothtises ayant servi de base k la Ih^orie.
DISCISSION DE LA THEORIE DE LA RfiCUPlSRATION 135
d la fin d'une inversion. Ces differences, qui ne portent que sur les chaleurs sensibles des gaz entrant dans le four, sont n^ligeables.
Le refroidisscment du gazogene que nous avons n6glig6 par une troisiftme hypoth^se a une importance plus grande; nous Tavons trouv^ de 10 %. Mais pour un m^me mode de gazeification, et si les gazogenes fonctionnent de m^me, cette perte de chaleur sera une constante qui ne changera pas le classement ; et si Ton passe du gaz a Pair au gaz A Teau, le refroidissement sera moindre dans le dernier <jas que dans le premier, ce sera un avantage d aj outer aux autres ou profit du gaz d Teau. Get avantage ne fera qu'accroitre les differences indiquees par la Ih^orie dans le m^me sens que la recuperation et accentuer le classement.
II reste les deux hypotheses les plus importantes et le plus en contradiction avec la pratique : celle relatives au rayonnement des chamhres de recuperation et celle qui suppose complet Vichange de calories entre les gaz f voids et les fumees chaudes, L*experience nous a montre que le refroidissement des chambres pent atteindre 20 Vo et que recart de temperature entre les gaz briiies et les gaz combustibles peut etre de 300^ pour une temperature de regime de 1 500®, qu'enfin malgre cet ecart qui reduit de plus de Vs I'effet de la recuperation, la chaleur recuperee est encore de 40 d 50 Vo; chiffres qui sont loin d'etre negligeables et qu*il importe de discuter. Pour en apprecier rinfluence sur les rendements, remarquons que ces deux causes d'erreurs sont Tune et I'autre liees d I'existence de Tappareil dc recuperation, et si nous montrons qu'elles sont, en outre, fonctions proportionnelles de la recuperation meme, c'est-d dire de la chaleur reprise aux fumees dans le recuperateur, nous aurons, par-13, prouve qu'elles agissent sur les rendements proportionnellement a ces rendements memos et ne peuvent modifier le classement.
Or, les volumes ou plut6t les surfaces utiles des chambres de recuperation doivent etre calcuiees en raison des edianges de calories qui doivent s*y produire, d'apres les chaleurs specifiques des briques de recuperation ; ces chambres seront done d*autant plus grandes et donneront lieu d un rayonnement d'autant plus considerable que la recuperatiou sera plus parfaite ; il y a done, dans une certaine mesure,
proportionnalit6 entre les pertes par refroidissement des chambres et la chaleur r6cup6r6e.
L'^cart entrc les gaz el les fum6es, que Ton peut appeler le docket d la recuperation, aura la mtoe influence proportionnelle ; ce d^chet ne se produit, en eflet, que sur les gaz qui prennent part d la recuperation ; il entrainera une perte de calories d*autant plus grande que la masse de gaz passant dans le r^cuperateur sera plus considerable, que le rendement sera plus eieve.
Cetle proportionnaliie serai t rlgoureusement vraie si la recuperation ne portait que sur I'air ; dans les recuperaleurs 4 gaz, ou le corps recuperant est d temperature eievee, le rayonnement et le dechet h, la recuperation auront une importance plus grande; mais ici encore les differences croitront avec la temperature initiale du gaz, le gaz 4 Teau sera plus avantagsux que tout autre systeme, ce qui ne fait qu'accentuer notre classement.
11 resterait encore d apprecier Tinfluence de la nature du combustible sur le rendement. Nous avons admis que ce combustible etait du carbone : ceci, en verite, n'est pas une hypoth6se, car bien des fours fonctionnent avec du coke. II est clair que Ton pourrait refaire
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tons les calculs de rendement en prenant pour combustible Thydrogene et le formene ; mais ces corps existent en si faible proportion par rapport au carbone dans les houilles, que les calculs ne presentent pas d'interet. II nous suffira de constater ici que Texistence de ces corps, qui enrichissenl singulierement les combustibles, agira en sens inverse de la combustion anticipee dans le gazogene, en contre-balancera Teffetet, par suite, pourra rapprocher le classement reel du classement theorique sans jamais, en tons cas, en intervertir Tordre.
II nous est per mis. apres cette discussion, d'aflirmer que le classement des fours, base sur leur rendement calcuie, est bien d'accord avec la realite industrielle et pourra servir de guide sur dans les etudes et constructions de fours. Sans doute, la pratique industrielle pourra fournir quelques exceptions apparentes d ces lois ; sans doute, un mauvai^s four d double recuperation pourra consommer plus de combustible pour une operation donnee qu*un bon four d simple
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recuperation, mais il est impossible et il n'est pas legitime d*en d^duire aucune conclusion concernantla superiority du second syst^tne sur le premier.
Les s'^ules objections que Ton puisse prendre en consideration sent celles qui seraient tiroes de bilaos complets qui permettent seuls une critique raisonn^e d'un syst^me de chauffage (*).
Nous ne croyons pas qu'il ait ete fait jusqu*ici un nombre de bilans suffisants pour contr6ler experimenlalement la theorie de la recuperation, mais il serait tr^s utile au progr^s de la question de chaufTage que de telles etudes devinssent plus frequentes ; elles constitueraient un ensemble de documents experimentaux tr^s proQtables aux induslriels et qui, rapprocUes des chiifres indiscu tables de la tbeorie, permettruient de juger en toute connaissance de cause la question des fours.
A defaut de ces resultats d'experiences, le meilleur guide sera le calcul theorique des rendements, d*autantque la discussion qui precede n'a fait qu'en confirmer la valeur.
Nous croyons done pouvoir conciure :
i^ En affirmant de nouveau la valeur pratique du tableau des rendements (p. 100), sous reserve des interpretations que nous lui avons donnees ;
2o En sigoalant une fois de plus les deux resultats qui nous sembient le plus interessants ; — la superiorite actuelle des fours k double recuperation k gaz mixte dans le cas de chauffage a temperature eievee — rinieret que presente le perfectionnement des gazogenes A haute temperature, qui seuls permettront, quel que soit d'ailleurs, le mode
(1) Nous insislons d'autant plas sur la n6cessit6 de ces bilans complete avec analyse de gaz et mesures de temperatures, que les constructeurs de fours ne s'en preoccupent jamais. La seule donn^e qui les int^resse est le rapport des poids de charhon hT(i\€ et de m^lal fondu dans le four. Cette donn^, int6ressante 6videmment pour les industriels est tout k fait insufllsante pour juger le rendement d'un four, surtout lorsqu*elle n'est pas jointe h des indications sur les dimensions des appareils et la dur^ des operations. Dans I'etude d'ensemble qui nous occupe nous n'atlachons aucune importance k ces chifTres de consommation mal d^finis, et n'avons pas jug6 inl6rcssant de reproduire les quelques donnees que les constructeurs nous avaient fournies en favcur de leurs fours et qui ne jetaient aucune lumi^re sur les questions controversies.
de gaz^ification, d'obtenir avec un r^cup(5rateur plus simple des rendements sup^rieurs auK rendements actuels.
La premiere de cos indicalions concerne I't^tat actuel de Tindustrie ; la seconde esl une indication d'avenir qui pourra peut ^tre diriger le progr^s, qui montre en tout cas que, bien que la Ih^orie des rendements maxima soit ^tablie de fa^n definitive et invariable, les rendements industriels sont encore sujets & variation, et que le classement actuel des fours pourra 4tre modifi^ dans I'avenir, suivant le progr^s incessant de la science du chauffage.
