C 2 000» C S MO* C
2AzV
ToTAUx 52,18 59,86 67,64
La chaleur d^ag^e par 2 grammes d'hydrog^ne donnant de la va-
peur d'eau est 58 calories, qui repr^sentent SL de F^quation g6n6-
rale. On voit imm^diatcment k la lecture du tableau pr6c6dent
que la temperature inconnue est comprise entre 18€0« et 2 0€0o.
Et si Ton construit la courbe caract6ris(^e par lea trois points a, b,
(fig. 2), I'intersection de cette courbe avec la droite Q = 58,2, donnera graphiquement la temperature de combustion de Thydrogene, soit 1 970o.
Le mtoe calcul donne pour la
combustion de Toxyde de carbone
A Fair froid,2100®, ce qui montre
— jf que, toutes choses ^gales, I'oxyde
de carbone exempt d'azote donne
une flamme ' plus chaude que
rhydrog^ne.
Le gaz a Teau theorique, sans azote, (CO + H), 6videmment inter-
mediaire entre les deux precedents, a une temperature de combustion
de 2030«.
Fig. 2.
Temperature de combustion du carbone. — Briiie d Fair froid, sans exces d'air, le carbone donne 2040® (*).
Si Fon suppose dans les fumees 5 Vo d'oxygene entrainant, comme tout oxygene emprunte k Fair, un volume quadruple d'azote, la temperature s'abaisse d 1 650>.
Ces deux resultats sont interessants, car les points de combustion
(i) Voir le detail des calculs dans I'Annexe p. i04.
donnant ^videmment un maximum de la temperature que Ton peut
obtenir dans un four, ceux que nous venous d'indiquer repr^sentent
la limite que pouvaient atteindre les anciens fours a grille, d chauf-
fage direct. Dans ces fours, on salt qu'il est k peu pr^ impossible
d'assurer la combustion sans exc^s d'air, et que cet exc6s est rarement
inf^rieur ^ 5 ^/o- On voit done, en se reportant k cette temperature de
j 1 680°, qui exclut tout rayonnement et toute perte ext^rieure, com-
\ bien Tobtention des hautes temperatures etait pratiquement irr6ali-
' \ sable dans Tancienne Industrie.
Si Ton suppose dans les fum^es 5 Vo d'oxyde de carbone en exces, la temperature se maintient plus eievee, a 1 930<^. Une telle combusi lion n'est realisable que dans les fours d combustibles gazeux, mais,
.1 dans ce cas, la temperature qu'elle peut donner, rapprochee de celle
j de 1 6S0® correspondant k la marche avec exces d'air, indique que si
J Ton veut obtenir une temperature eievee, il y a interet dans le^ fours
i ^ gaz a admettre un exces d'oxyde de carbone, bien que I'utilisation
I du combustible puisse etre moins satisfaisante, la formation d'oxyde
! de carbone impliquant une consommation de charbon plus conside-
: rable 0).
; Gas general. — Gaz de gazogene industriel brUlant avec de I'air
' chavd. — Soit, par exemple, le gaz dont la composition en volumes
^ serait la suivante :
Acide carbonique 0,05 volume
Oxyde de carbone 0,20 —
; Hydrog^ne 0,12 —
Formene 0,03 —
Eau 0,02 —
I Azote 0,58 —
1,00 volume
{\) Si ron se pr^occupe k la fois du rendement et de lia temperature, il y a une appreciation si faire dans chaque cas particulier ; mais, en general, on peut dire que, dans les appareils exigeant une temperature eiev6e, tels que les fours k acier, la marche avec excfes d'oxyde de carbone est pri f6rable. La marche avec excfes d'air est, au conlraire, indiqu^e dans les appareils a basse temperature, tels que les chaudieres k vapeur, ou il importe que la combustion soit bien complete.
Il est d'ailleurs evident que, dans Tun et I'autre cas, la combustion normale, sans ex^es dans un sens ou dans I'autre, sera to'ujours la plus avantageuse.
16 KTLDE THKORlUtK DK LA RKCL PKUATION
Supposons ce gaz ctiau(Ti6 k 100O> et brCllons-le avec de Tair chauffo AlOCKy*.
Calculons le volume d air n^cessaire pour briiler 1 volume de ce gaz. L'oxyde de carbone, O*" 20, exige 0^' 10 d oxyg6ne, qui entraine 0'"* 40 d'azote. L'hydrog^ne, 0'*'12, exige O'^OG d'oxyg6ne et 0~»24 d'azole. Le form^ne, O'^'OS, exige 0'^*06 d'oxyg^ne et 0"'*i4 d'azote. En tout, 1'*^ 10. D'ou Ton peut former le tableau des calories apporti^es par ces gaz i 1 000'^ ou d^gag6es par leur combustion, c'est-adire 5:L :
Composition Calories
en prod u lies
volumes Calories par la Gaz k i ocOo mol^culaires apport^s combustion
volumes calories calories
Az* 0,58! ^'^ ^'^
Air calcale oecessaire a la combutloa. . 1,10 8,1
Total 16,0 26,1
SL= 42,1 calories.
Les produits de combustion ont, en volume, une composition indiquee dans le tableau ci-dessous, qui en donne la chaleur d'^chaufTcment a differentes temperatures :
Chaleurs d'6chaufiFemenl
Produits de combustion Volumes a 2000' a 2200' a2/i00'
calories calories calories
Az* 144 23,1 25,8 28,6
On voit imm^diatement, sans qu'il soit n6cessaire de constiuire la courbe, que la temperature chercW'e est voisine de 2200^.
Ce chififre montre Tint^r^t que pr^sente le chaufifage pr6alable de Fair et du gaz, au point devuede Tobtention des hautes temperatures.
II est inutile de multiplier davantage les exemples ; ceux que nous avons donnas suffisent ^ indiquer la marche des calculs dans un cas quelconque.
Si nous avons tant insiste sur cette question, c'est que cette notion, jusqu'ici n6glig6e, de la temperature de combustion, est d'un grand inter^t dans rappr^ciation de la valeur des combustibles et des syst^mes de chauffage : elle donne ^videmment une limite de la temperature qu'on peut esperer atteindre dans un four ; elle pent servir de base d'une des metbodes de calcul du rendement, c'est-a-dire des calories utilement employees dans les fours (*).
§ 4. Dissociation. *— II convient, pour lever une objection possible A I'exactitude de ces calculs des temperatures de combustion, et de toutes les theories qui suivent, de montrer que rinfluence de la dissociation est absolument negllgeable.
Jusque dans ces derniers temps, les chaleurs d'echauffement etaient connues jusqu'd lOO*^ seulement ; par extrapolation illicite, on les appliquait, pour le calcul des temperatures de combustion, et naturellement on trouvait des nombres beaucoup trop eieves. Pour expliquer cette anomalie, quelques physiciens soutenaient que la dissociation joue un r61e important, et qu'en empecbant la combinaison complete des elements, elle diminue le nombre de calories degagees et ramene les temperatures calcuiees a des valeurs voisines de la realite.
11 n'en est rien, car d'apres les travaux de MM. Mallard et Le Chatelier, ce.phenomene est peu sensible, meme ^2000°, ainsi qu*on peut le constater sur le tableau suivant (*) :
ii) Voir a la fin du volume une annexe donnant des exemples de temperature de combustion dans les cas industriels les plus frequents.
(2) M. Berthelot a, le premier, eu le sentiment que la dissociation ne jouait qu'un r61e insignifiant dans les ph6nomfenes de combustion, et il a contests la valeur des coefficients probables de dissociation calculus d'apres les temperatures de combustion et les chaleura sp6cifiques des gaa entre o et <oo». Il a, le premier, affirm^, k I'appui de cette assertion, la loi d'accroissement des chaleurs specifiques des gaz, que les travaux de MM. Mallard et Le Chatelier ont mis en Evidence.
DiModation de I'acide carbonique sous la preuion atmospMrique,
La dissociation de la vapeur d'eau, mal d6termin6e quantitativement, est plus feible encore.
U est done absolument licite, dans les calculs du paragraphe pr6c(^dent, et dans la th6orie des fours, de n^gliger ce ph^nom^ne (dont on pourrait d'ailleurs tenir compte) puisque les gaz provenant de la combustion se composent d'eau et d'acide carbonique, et que les temperatures industrielles sont inf6rieures a 2 000<».
Dissociation de Voxyde de carbone. — II n'en est pas de m^me de la dissociation de Toxyde de carbone, qui pr^sente des particulariles tr6s remarquables et peu connues.
La d(^composition de ce gaz en carbone et acide carbonique, suivant
la reaction :
est maximum et presque complete d 300°, mais elle redevient sensiblement nulle d SOO^.
Ce pb6nom6ne joue un r61e important dans la marche des gazogenes : il explique comment il est impossible, surtout aux basses temperatures, d*obtenir de Toxyde de carbone sans acide carbonique, ce qui est la r^gle dans les gaz pauvres industriels ; il rend compte des dep6ls de suie dans les conduites et collecteurs de gazogenes ; il sera, dans notre etude generale des fours, la plus grande cause d'ecart entre la theorie et la pratique.
