CHAPITRE lY, §2. — THÉORIE GÉNÉRALE DES CHAUDIÈRES

M» 87. — I. De la eonlmstioB de ta hovIUe ear U grille. — 2. InflMMse 1 de liemne et de ta oheminée ear ta oombostioa. — 8. inflaenoe de ta fèax sur ta oombastlon. — 4. Influence du mode de tirage mut ta combnetloii. — 8. De ta température dans le foyer due à la oombnetloa. — 6. Du moyen d*aaié- Uorer la combustion de la bouille par une modlUcatlon de l'état pbgrsiqua du oombuatibto. — 7. Des moyens d'améliorer la oombnstlea de la booille par l'amdltaration de celle de ses gaa. — 8. Des moyens d'améliorer ta fiombuation de ta bouille par le mode de chargement de ta grille.

BT 57^ De la (Mimbustioii de la houUle sur la §^rille.

— Le but industriel de la combustion dans un foyer de chaudière, est le développement de la chaleur destinée à vaporiser Teau. Lorsque

THÉORIE DES CHAUDIÈRES. ^ N" il, «

la machine fonctionne, la dépense de vapeur se fait d'une manière à peu près uniforme, et il devrait par suite en être de même de la production de chaleur développée par la combustion. Par suite, le combustible et Tair devraient arriver dans le foyer en quantités et avec une vitesse constantes, et d'ailleurs en proportion convenable, suivant la nature du combustible.

La combustion suppose une limite inférieure de température, variable pour les différents combustibles, mais déterminée pour chacun d'eiLX. D'autre part, avec les combustibles naturels, comme la houille, ce n'est jamais le combustible lui-même qui brûle, mais bien les produits de sa décomposition par la chaleur. On a donc toujours affaire à deux combustions différentes et simultanées : celle des produits volatils qui donnent la flamme, et celle du charbon. Le rapport entre les effets de ces deux actions varie non-seulement pour les différents combustibles, mais aussi pour un même corps avec la température à laquelle s'effectue la décomposition.

Tout système de chauffage doit assurer le développement aussi complet que possible de la chaleur du combustible, en même temps que l'utilisation maximum de la chaleur produite pour l'effet que Ton a en vue : la vaporisation de l'eau dans les chaudières. Ces deux conditions sont en principe contradictoires, lorsqu'on veut utiliser la chaleur dans l'enceinte et au moment même où elle est développée. L'absorption de chaleur par la chaudière est nécessairement accompagnée d'un abaissement de température de la combustion et, par suite, d'une diminution de la quantité de calorique développée.

D'autre part, dans nos chaudières marines, l'arrivée du combustible sur la grille ne se fait pas d'une manière continue ; le renouvellement se fait bien par charges égales, autant que possible, mais seulement par inteiTalIes. Le passage de l'air à travers la grille et le combustible est déterminé par le tirage d'une cheminée plus ou moins élevée, dans laquelle se fait quelquefois l'échappement des cylindres. Dans tous les cas, l'énergie de l'appel est à peu près uniforme et la quantité d'air qui traverse le foyer n'est jamais en rapport avec le combutible consonuné, par la raison que cette quantité d'air augmente à mesure que la grille se dégarnit, c'est-à-dire précisément au moment où il en faudrait une moins grande quantité.

Enfin les cendres et les escarbilles tombent bien dans le cendrier ;

Ai THÉORIE DES CHAUDIÈRES. -- N» 57,

mais le mâchefer reste dans le foyer, d'où il faut Tenlever par Topération longue et pénible du décrassage. Pendant ce travail, de même que pendant le chai^ement du fourneau, il entre dans le foyer une masse d'air inutile pour la combustion et nuisible à l'utilisation, car outre que cet air emporte de la chaleur, il occasionne un abaissement de la température de la combustion. — Il résulte de ce que nous venons de dire que nos foyere ordinaires de chaudières fonctionnent dans de mauvaises conditions. Nous allons examiner comment on pourrait améliorer ce fonctionnement.

N^ 5*7, Influence desi conduits de flamme et de la cheminée sur la (Mimbustion. — La cheminée, destinée en principe à conduire la fumée à Textérieur, a, en outre, comme fonction essentielle, de déterminer Tappel de l'air nécessaire à la combustion et d'assurer son renouvellement au fur et à mesure qa il se dépouille de son oxygène.

L'ensemble du foyer, des conduits de flamme et de la cheminée, forme une capacité dans laquelle l'air froid arrive à la partie inférieure en traversant la grille, et sort à la partie supérieure, c'est-à-dire au sommet de la cheminée, à une température plus élevée qu'à son entrée, et en entraînant la partie de combustible avec laquelle il s'est combiné. — La force motrice qui détermine ce passage est la différence des pressions sous la grille et en haut de la cheminée; elle a pour mesure l'excès de poids que présente sur la colonne des gaz chauds, composés des produits de la combustion, une colonne d'air froid de même hauteur. Le travail produit consiste à imprimer une certaine vitesse aux gaz chauds, et à vaincre les résistances opposées au passage de Tair par la grille, et au mouvement des gaz par les frottements dans les conduits et par les changements de direction que ces conduits présentent.

Pour chaque degré d'augmentation de température, l'air se dilate de 1/273* de son volume à zéro degré ou de 1/(273 -|- t) de son volume à r. Si les gaz de la combustion ont une température moyenne de T*», une colonne de ces gaz ayant primitivement une hauteur H" et un mètre

carré de base, subira une augmentation de hauteur égale à ^=ij .

Cet accroissement de hauteur détermine l'excès de pression de la colonne extérieure sur la colonne intérieure de la cheminée et des conduits de flamme. La vitesse d'écoulement est théoriquement

THÉORIE DES CHAUDIÈRES. — N» 57, i5

celle que prendrait un corps tombant de cette hauteur et dans le vide ; donc (n° 163 du G* Traité) :

HT

Le coefficient K est destiné à tenir compte des pertes de vitesse résultant de la résistance que l'air éprouve à son passage à travers le combustible et des frottements des gaz^ dans les conduits. Gomme il est presque impossible de déterminer la température moyenne des gaz de la combustion depuis le foyer jusqu'au sommet de la cheminée, il est plus simple de remplacer T par T-^ différence des températures à rentrée et à la sortie de ces gaz, en faisant par ailleurs abstraction de t au dénominateur, et de poser comme approximation suffisante :

W = K^2gU

Dans ces conditions, le coefficient K varie seulement de 0,20 à 0,25 pour une cheminée en tôle. La valeur de K := 0,20, convient surtout aux navires où Pair éprouve une certaine résistance à passer par les panneaux pour arriver à la chaufferie.

Il est important de noter que Tefficacité des parties hautes de la cheminée , surtout lorsque cette dernière est en tôle , diminue à mesure que la hauteur augmente, à cause des refroidissements que subissent les produits de la combustion et du surcroît de frottements qui en résulte. Pour les chaudières marines, on donne généralement pour hauteur à la cheminée au-dessus de la grille :

sur les avisos 10™ \

sur les bâtiments inoyeus U™ j (Indret.)

sur les grand bâtiments IS'» )

D'autre part, le rapport de la section de la cheminée à la surface totale des grilles vaut de 0,12 à 0,13 (Audenet).

Ce rapport peut être notablement augmenté sans inconvénients; ce cas d'augmentation se présente tout naturellement lorsqu'une cheminée desservant à la fois plusieurs chau^iières, on n'en met qu'une partie en fonction. L'expérience montre que dans ces conditions, la manière dont s'opère la combustion n'est pas sensiblement altérée.

ChAleur perdue par les eheminéea. — Avec nos cheminées en tôle de 12" à 16" de hauteur, la température des gaz chauds à la base de la cheminée est comprise entre 350'' et 400''. Or 1*' de houille moyenne exige pratiquement 22'* d'air pour brûler , soit 23^' pour poids total des produits de la combustion. En admettant que la capacité calorifique de ces produits soit en nombre rond le quart de celle de Teau (n"" 74^ du G** traité)^ la chaleur perdue par

la cheminée vaut j — =2.012 calories, ce qui représente un peu

plus du quai-t de la puissance calorifique de la houille. — Il y a tout intérêt à réduire cette dépense, d'autant plus qu'à parth* d'une certaine limite, le tirage n'est pas sensiblement augmenté par l'élévation de températm'e, les vitesses de l'air étant seulement dans le rapport des racines carrées des différences de température à l'entrée et à la sortie. Or ces rapports ont pour valeur :

différences des températures. 100 150 200 250 300 350 400 rapport des vitesses. 1 1,22 1,41 1,58 1,73 1,87 2,00

En abaissant la température de la base de la cheminée, par une augmentation de la surface de chauffe et une meilleure disposition des courants de flamme, jusqu'à 200°, par exemple, la dépense occasionnée par la cheminée ne serait plus que de 15 p. 100, et l'on uti- Userait 10 p. 100 de plus du pouvoir calorifique du combustible.

Pour qu'un feu soit bien conduit et produise le maximum d'effet utile, il faut que l'épaisseur de la couche de chai'bon sur la grille soit réglée en raison de Ténergie du tii-age; c'est-à-dire qu'il faut augmenter ou diminuer la résistance au passage de l'air en même temps que la puissance de l'appel augmente ou diminue. Pour réaliser le bénéfice ci-dessus, il faudrait par suite, avec un tirage naturel, brûler le charbon sur une couche plus mince qu'on n'a l'habitude de le faire, et partant, augmenter la surface de grille, ainsi que la section des courants de flanmie et celle de la cheminée. Il ne faut pas perdre de vue, toutefois, qu'avec une combustion lente, la température du foyer est moins élevée, et qu'il existe pour chaque combustible, une limite inférieure de température au-dessous de laquelle la combtlstion se fait mal.

Courant» de flamitië. — Tâtit que la couche -de charbon sut- k

grille est en rapport avec l'énergie du tirage, la section de la flamme qui se dégage de la houille reste dans un rapport déterminé avec la surface de la grille. Il faut par suite que la section du foyer au-dessus de Tautel soit dans ce même rapport, afin que la flamme se dégage bien et que la combustion se fasse dans de bonnes conditions. Dans nos chaudières marines tubulaires, la flamme qui franchit l'autel pénètre dans la boîte à feu où la combustion se continue, puis elle se divise pour passer dans les tubes, où elle subit nécessairement une certaine contraction ; il faut donc que la section tubulaire soit plus grande que la section au-dessus de Tautel. L'expérience a consacré les rapports suivants :

t^ i X 1 I De la section au-dessus de \

T « H l'autel =0,13 â 0,19

'"'f^l^f^M DelasecUonlubulaircucsarée (Audenet.)

® \ à l'intérieur des bagues. . . .= 0,15 à 0,16 /

Le système tubulaire a l'avantage de présenter sous le même volume une plus grande surface de chauffe et, par suite, d'absorber plus rapidement la chaleur dégagée par la combustion. Malheureusement la combustion n'est pas complète au moment où les gaz pénètrent dans les tubes; et comme la température de ces gaz s'abaisse notablement pendant leur parcours, il en résulte que la combustion ne peut s'achever et qu'une grande partie du combustible s'échappe par la cheminée. Dans quelques cas, avec des charbons à flamme longue, la combustion reprend dans la botte à fumée, où elle est même plus active que dans les tubes ; mais la chaleur produite s'échappe presque en entier par la cheminée, et la perte reste la même. — Il y aurait certainement intérêt à parfaire la combustion des gaz avant leur introduction dans les tubes; ceux-ci pourraient alors être faits très-petits et présenter par suite une grande surface de chaufie. Malheureusement les conditions de poids et d'encombrement imposées aux machines marines, ne pennettent pas de donner aux courants de flamme toute la longueur désirable pour assurer une combustion parfaite, et dépouiller suffisamment les gaz de la chaleur qu'ils possèdent.

BT 6*9, Influ^neti de la conduito des teux »ap la oombnstioii. — Les quantités de charbon brûlées dans une chaudière ne dépendent pas seulement des proportions adoptées pour les

divBrses pai'ti&s de cette chaudière, mais aussi de la manière dont le feu est conduit et, en particulier, de Timportance des charges et de Tépaisseur du combustible sur la grille. On peut en effet, suivant que Ton retiendra ou que Ton poussera les feux, brûler dans nos chaudières marines à tirage naturel, depuis 70 jusqu'à 130 Lilogranunes de bonne houille par heure et par mètre carré de grille. Les résultats des expériences excessivement nombreuses faites sur ces chaudières, en faisant ainsi vaiûer les quantités de combustible brûlées par unité de temps, ont montré que la production de vapeur va constamment en augmentant avec le poids de charbon consommé. Mais il n'en est pas de même de l'utilisation du combustible.

Les feux sont retenus ou poussés, suivant que la couche de charbon est faible ou forte. Dans le premier cas, on brûle peu de charbon, et il passe une forte proportion d'air qui entraîne en pure perte, dans la cheminée, mie partie de la chaleur produite. A mesure qu'on augmente l'épaisseur de la couche, on rend le passage de l'air plus difficile et l'on diminue par suite la quantité d'air inutile. Mais à partir d'une certaine limite, on favorise la formation de l'oxyde de carbone et l'on augmente les chances qu'ont les gaz combustibles d'arri\er à la cheminée sans être brûlés; de sorte qu'on fait naître une nouvelle cause de diminution du rendement. Il est évident qu'il existe une épaisseur de la couche de charbon, intermédiaire, pour laquelle la somme des quantités de chaleur perdue, d'une part pour cause d'excédant d'air, et d'autre part pour cause de combustion impai'faite des gaz, doit être un minimum correspondant à un maxhnum d'utilisation du combustible, c'est-à-dire au maximum de vapeur produite par kilogramme de charbon. Les expériences exécutées à terre, avec toutes facilités données à l'arrivée de l'ah-, ont montré que le rendement atteint sa valeur maximum lorsqu'on brûle de 90 à 100 kilogrammes par mètre can-é de grille et par heure. Ce résultat est d'ailleurs obtenu lorsque la quantité d'air qui traverse le foyer est double de celle qui serait théoriquement nécessaire pour brûler le combustible. S'il était possible de réduire cette quantité d'an- au strict nécessaire, on bénéficierait de toute la chaleur emportée par 11^' d'au-, soit en nombre rond, en supposant toujours à 350* la température de

350x11 la base de la cheminée, r = 962 calories, soit 13 p. 100 du

pouvoir calorifique du combustible. La réalisation de cette condition entraînerait, par ailleurs, une élévation de la température du foyer, et

THÉORIE DES GHADDIÈBES. — N» 57, 49

par suite une augmentation de la production de vapeur rapportée à l'unité de surface de cliauffe, ce qui permettrait de réduire les dimensions et le poids des chaudières.

IS^ 57, Inllaenoe du mode de tira^^e snp la oombiuitloii.

— Le tirage produit par la cheminée prend le nom de tirage naturel. Mais pour appeler dans les fourneaux Tair nécessaire à la combustion, on emploie encore deux autres procédés dont les modes d'action prennent le nom commun de tirage forcé. Ces procédés sont ou des jets de vapeur ou des moyens mécaniques (n* 87, du C Traité).

Quand on active le tirage, soit au moyen des jets de vapeur lancés dans la cheminée, soit en soufflant ou en aspirant de Tair à travers le combustible par un procédé mécanique quelconque, on arrive à augmenter très-notablement la production de la chaudière. Cela résulte de ce que l'on brûle dans le môme espace et dans le même temps, une plus grande quantité de combustible, et que, par suite, la température du foyer et des courants de flamme étant plus élevée, il passe à travers les surfaces de chauffe une plus grande quantité de chaleur par unité de temps. — Il ressort des expériences faites à Indret par M. l'ingénieur Joëssel, et citées par M. Audenet^ que la quantité de vapeur produite par kilogramme de charbon brûlé reste sensiblement la même avec le tirage forcé qu'avec le tirage naturel, si le chargement et la conduite des feux sont convenablement réglés. Dans ces expériences, on a fait varier l'épaisseur de la couche de combustible sur la grille depuis le point où elle se dégarnissait sous la chauffe, jusqu'au point où le fourneau s'engorgeait, les charges étant d'ailleurs égales et faites à intervalles égaux. Or on a trouvé que la consommation qui produit le maximum d'utilisation, qui était de 98 kilog. par mètre carré de grille avec le tirage ordinaire, s'est élevé jusqu'à 156 kilog. lorsqu'on a eu recours à un tirage artificiel suffisamment énergique, et l'on a reconnu en même temps que la production correspondante de vapeur par kilog. de houille restait sensiblement égale à 8*', 36 pour tous les tirages expérimentés.

Ce résultat très-remarquable prouve évidemment que les conditions de la combustion ont varié d'un cas à l'autre. La température du foyer et des gaz étant plus élevée lorsque le poids de charbon brûlé ^ est plus grand, la fumée est d'autant plus chaude que le tirage est plus énergique. L'accroissement de dépense qui résulte de cette pluâ haute température de la fumée, a dû être compensé par une diminu-' III. 4

tion de la quantité d'air introduit en excès, résultant de Taugmentation de l'épaisseur de la couche de charbon à mesure que le tirage est plus actif. — En résumé, le tirage forcé a l'avantage d'opérer, dans le même temps et pour un même foyer, la combustion d'une plus, grande quantité de houille, et permet de l'effectuer dans de meilleures conditions que le tirage ordinaire, puisqu'il passe dans le fourneau une moins grande quantité d'air en excès.

Au point de vue économique, le tirage forcé est plus coûteux que le tirage naturel, puisque la production de vapeur par kilogramme de charbon étant sensiblement la même dans les deux cas, il y a, avec le tirage forcé, la dépense de vapeur employée à activer le tirage, ou celle qui est dépensée par le moteur du ventilateur. Le seul bénéfice qui résulte du tirage forcé, consiste à obtenir d'une même chaudière ime production de vapeur plus abondante et, par suite, de permettre de faire développer à l'appareil moteur, à un moment donné, une plus grande puissance.

Le tirage forcé est indispensable pour les tout petits bâtiments qui ne peuvent pas avoir une hauteur de cheminée suffisante ; et en service courant, c'est généralement l'évacuation des cylindres qui augmente l'énergie du tirage. La dépense qui en résulte se traduit par une augmentation de la contre-pression sur les pistons moteurs. Sur les Thomycroft {rf 28^), bateaux porte-torpilles à grande vitesse, que l'on a construits dans des conditions de minhnum de poids, on emploie le tirage forcé qui résulte de la compression de l'air par im ventilateur, dans la chambre des machines et dans la chaufferie. L'appareil moteur et sa chaudière sont logés dans un compartiment clos, et n'ayant de conununication avec l'atmosphère que par le ventilateur qui refoule de l'air, et par la cheminée, seule issue par laquelle cet air puisse s'échapper après avoir traversé le foyer. On est ainsi parvenu à brûler jusqu'à 400 kilog. de charbon Nixon par mètre carré de grille et par heure, avec une pression d'air de 115*"", 5 d'eau, correspondant à S'"", 5 de mercure. Ce résultat n'a pu être obtenu avec les briquettes ordinaires d'Anzin divisées en 12 morceaux, et ce n'est que par une fabrication spéciale de ces briquettes, d'un modèle plus petit, que l'on est arrivé à obtenir à peu près le même résultat qu'avec le Nixon. — Tant que le tirage ne dépasse pas 100*" d'eau, il passe peu d'escarbilles par la cheminée; mais, dès qu'il dépasse ce chiffre, une grande partie du combustible est entraînée. Aussi la dépense du charbon s^est élevée à 2*« par heure et par

cheval indiqué, bien que la machine soit du système Gompound, à haute pression et à grande détente.

Sur les porte-torpilles construits par Claparède^ on a pu brûler 300*'* de briquettes d'Anzin par mètre carré de' surface de grille et par heure, la pression de Tair refoulé par le ventilateur ayant varié de gcm j j[2*" de mercure. En marche, une partie des mâchefers est entraîné par le courant gazeux, à l'état de gouttelettes liquides ; ces gouttelettes s'attachent aux bagues des tubes et finissent par obstruer en partie les passages des gaz, ce qui diminue notablement l'activité du tirage. La dépense de charbon s'est élevée à l*'*, 78 par heure et par cheval indiqué.

Des expériences comparatives entre le tirage naturel et le tii'age artificiel produit par la compression de l'air dans la chambre des machines, ont été faites sur le La Bourdonnais. Ces expériences ont donné les résultats moyens suivants :

DéSIONATION.

Charbon brûlé par heure par mètre carré de grille.

Tirage moyen

Rapport des puissanees i avec une chaudière.

développées { avec deux chaudières.

Charbon dépensé par heure £ avec une chaudière.

et par cheval indiqué \ avec deux chaudières.

TIHAOE ICATUBIL.

TUAOE FORCÉ.

12*"",5 d'eau.

On peut conclure de ces résultats que le tirage forcé procure une augmention de puissance, résultant d'une plus grande quantité de charbon brûlé par mètre carré de surface de grille et par heure, et que l'utilisation du combustible reste sensiblement la même. — Les analyses faites avec l'appareil Orsat (n** TSj) ont donné comme composition des gaz de la combustion, avec le tirage forcé :

Azote ' 80,5

Acide carbonique Ikfi

Oxyde de carbone 2,3

Oxygène libre 3,2

d*où Ton a déduit que le volume d'air employé à brûler 1'* de charbon a été de 9"-'^'*** 5, soit un poids de l*«,23x9, 5=11^», 7, au lieu de 22''* que l'on emploie moyennement avec le tirage ordinaire. Il en est résulté une température beaucoup plus élevée pour le fourneau et

les courants de flamme, et finalement une meilleure utilisation du combustible, bien que les gaz aient pu arriver à la base de la cheminée à une température un peu supérieure à 350 degrés.

Enfin, voici les conclusions de M. Joësselj ingénieur de la marine, qui a expérimenté les moyens suivants de tirage forcé.

1® Les jeU de vapeur établis dans la cheminée. — r C'est à la fois le mode le plus économique et le plus facile à installer. Dans les chaudières réglementaires de la marine, ayant 14 mètres de hauteur de cheminée, et pour lesquelles Taccès d*air aux foyers est facile, il fournirait un supplément de vapeur dès que la charge atteindrait 112 kilogrammes par mètre carré de grille et par heure. A bord des navires ayant une cheminée moins élevée, ou bien dans ceux où Pair arrive difficilement aux foyers, cette limite serait encore plus approchée. Il est vraisemblable qu'il y aurait avantage à s'en servir aux allures habituelles à feux poussés, qui correspondent seulement à une consommation de 90 à 100 kilogrammes par mètre carré de grille et par heure. En portant la dépense à 200 kilogrammes, la puissance initiale de la chaudière est augmentée de 30 pour 100.

2® Les ventilateurs à palettes soufflant dans les cendriers. — Ce mode de tirage, usité en Amérique, est également susceptible d'une grande énergie; mais dans nos chaudières, il ne donnerait un bénéfice qu*à partir de la charge de 160 kilogrammes par inètre carré de grille et par heure, et ce bénéfice serait beaucoup moindre qu'en employant un jet de vapeur.

3^ Les ventilaieurs à hélice établis dans la cheminée, — C'est un mode de tirage très-difficile à installer, d'une faible énergie lorsqu'on se renferme, pour la vitesse de rotation des hélices, dans les limites sanctionnées par la pratique, et qui, dans les chaudières réglementaires, donnerait lieu à une perte de vapeur considérable.

i§9 Les appareils de M. Thierry et de M. Courbebaisse {n9 62^\ qui doivent être uniquement réservés pour prévenir ou brûler la fumée.

La propriété fumivore que possèdent ces appareils ne leur appartient pas exclusivement; elle est partagée par les autres modes de tirage essayés, surtout par les deux premiers (jet de vapeur dans la cheminée et injection d'air sous la grille).

A l'aide des courbes qui ont été construites dans ces expériences, M. Tingénieur Joëssel a établi les formules suivantes, la pression effective de la vapeur étant de 130 centimètres de mercure.

Étant donné le poids P kilogrammes de charbon à brûler par heure dans un foyer réglementaire, la dépense Q kilogrammes de vapeur à faire dans le même temps pour le tirage, afin d'obtenir le maximum de vapeur disponible, est donné pour les foyers du type bas, par l'équation :

ce qui donne par mètre carré de grille et par heure ;

Le poids Qf^ de vapeur disponible dans le même temps est donné par Téqua* lion :

ce qui donne par mètre carré de grille et par heure :

Le diamètre du jet est donné en millimètres par la relation suivante, qui ne convient rigoureusement qu'au cas où la pression effective de la vapeur est de 130— de mercure,

Pour obtenir la meilleure combustion, c'est-à-dire le maximum d'eau vaporisée par kilogramme de charbon, il faut dépenser, pour les foyers du type bas :

Oa = 3,59 (P — 133);

ou par mètre carré de grille :

L'amélioration de la combustion produite par le tirage forcé, 'provient, avons-nous dît, de la diminution de la quantité d'air introduit en excès dans le fourneau. La vivacité du courant d'air n'est sans doute pas étrangère à cette amélioration, car elle a pour effet de rapprocher davantage les molécules qui doivent se combiner, et de dégs^ep les surfaces incandescentes des cendres qui pourraient y rester attachées ; mais c'est surtout à la plus grande épaisseur çle là couche qu'il faut attribuer l'amélioration de la combustion.

Avec le tirage naturel, la houille est étendue sur la grille en morceaux de forme et de grosseur irrégulières, eux-mêmes irrégulièrement répartis, et présente une couche d'autant moins homogène qu'elle est moins épaisse. Sur certains points , on rencontre des canaux étroits et sinueux, à travers lesquels l'air ne peut passer sans que tout son oxygène soit absorbé ; sur d'autres points, on trouve de grandes ouvertures presque dû-ectes, qui livrent passage à de larges veines d'air dont les parties centrales ne se combinent pas avec le combustible. Si l'on augmente l'épaisseur de la couche en activant le tirage, les morceaux ajoutés bouchent partiellement les ouvertures trop grandes et l'air y passant moins aisément y est mieux utilisé ; mais, par contre, la circulation de l'air devient plus difficile là où la com-

5i THÉORIE DES CHAUDIÈRES. -^ N'» 57^

bustîon se faisait primitivement bien, et l'oxygène s'y trouvant en quantité insuffisante, Tacide carbonique auquel il a donné naissance se transforme en oxyde de carbone. Ainsi l'augmentation de l'épaisseuide la couche améliore la combustion sur certains points, et la rend plus mauvaise sur d'autres.

La difficulté qu'on rencontre à opérer la combustion de la houille dans de bonnes conditions, tient donc surtout à ce que, en raison du défaut d'homogénéité de la couche, la combustion ne peut se fadre bien sur un point qu'à la condition de se faire mal sur un autre. L'emploi du tirage forcé conduit nécessairement à donner une plus grande épaisseur à la couche de combustible, et cette plus grande épaisseur a certainement pour effet de faire disparaître, ou tout au moins d'atténuer les inégalités de constitution que la masse de combustible peut présenter d'un point à un autre de la grille. — Il résulte de ces explications qu'une bonne combustion exigeant un dosage convenable des quantités d'air et de combustible mises en présence, il convient pour bien effectuer ce dosage, que le combustible présente une homogénéité de constitution chimique et physique aussi grande que possible. Par suite, avec un charbon en morceaux de grosseur convenable, tous bien calibrés et uniformément répartis sur la grille, on devrait obtenir avec le tirage naturel une combustion aussi satisfaisante qu avec le tirage forcé. 11 n'y aurait guère entre les deux systèmes, que cette seule différence, qu'avec le tirage forcé on brûlerait dans le même foyer, une plus grande quantité de houille par unité de temps.

N 57j( De la températare dans le foyer due â la oombustloii. — La température de la combustion sur la grille est en pratique essentiellement variable. Cette température augmente progressivement pendant l'allumage, jusqu'à ce cpie le foyer soit en pleine activité. A partir de ce moment, la température de la combustion sur la grille diminue et augmente alternativement avec l'épaisseur de combustible, et les périodes de charge du fourneau. — Au moment où l'on vient de mettre une nouvelle quantité de charbon frais sur la grille, la température est minimum, àcause du refroidissement qu'occasionne la présence de ce charbon frais et l'ouverture de la porte du fourneau. La chaleur augmente ensuite peu à peu à mesure que ce charbon s'allume, et la température est maximum quand le foyer est en pldne activité. Mais la couche de charbon diminuant par suite de la com-

bustion, Tair en excès passe en plus grande quantité, et la température diminue jusqu'à ce qu'on effectue une nouvelle charge du fourneau, opération qui amène cette température à sa valeur minimum.

La température des gaz qui circulent dans le fourneau et dans les courants de flamme, suit les mêmes variations que la température de la combustion sur la grille, puisqu'elle résulte principalement de cette dernière. Mais ces gaz sont loin d avoir une température uniforme dans toute leur masse. Les parties en contact avec les surfaces de chauffe sont incomparablement moins chaudes que celles qui se trouvent au centre des veines gazeuzes, et cela, à cause de la faible valeur du pouvoir de conductibilité des gaz. — Enfin, la température moyenne des produits de la combustion diminue depuis le fourneau jusqu'à la cheminée.

Il est dificile d'apprécier la température qui existe en divers points de la hauteur d'un foyer ; mais les différences que nous venons de signaler sont certainement considérables. Une lame de fer de la largeur d'un crochet et d'un centimètre d'épaisseur, introduite dans le foyer par le dessous de la grille, et buttant sur le ciel du fourneau, est fondue en très-peu de temps à la partie qui correspond à l'épaisseur de la couche du combustible et sur une hauteur un peu supérieure à cette couche; tandis qu'elle est encore intacte et présente à peine quelques traces d'oxydation dans la partie qui touche le ciel du foyer; elle est encore dans ce dernier état à la hauteur de la grille. Les traces de brûlure ne s'étendent d'ailleurs pas très-haut dans le fourneau. Il résulte de ces faits, qu'il n'y a pas à craindre de- fâcheux effets de l'augmentation de la température de la combustion, et que les tôles du foyer, les plus directement exposées au feu, ne courent le risque d'être brûlées que si un corps mauvais conducteur les sépare de l'eau. Dans l'état actuel de la construction des chaudières, le ciel du foyer est assez éloigné du point où la température est maximum ; les flancs seuls, qui sont en contact immédiat avec le charbon, sont exposés à des brûlures. Si l'on réussit, par une disposition quelconque, à augmenter notablement la température de la combustion, il deviendra nécessaire d'isoler les flancs du foyer du charbon, par l'interposition d'une rangée de briques réfractaires.

Si Ton ne peut connaître la température de la combustion en un point donné du fourneau ou des courants de flamme, on peut déterminer, d'une manière suffisante pour la pratique, la valeur moyenne de la température du fourneau et de la botte à feu, constituant la

surface de chauffe directe, ainsi que la température moyenne des gaz dans les tubes et dans la boite à fumée.

Avec les chaudières tubulalres k retour de flamme, à moyenne pression, du type de la marine, 1^ de houille, dont le pouvoir calorifique moyen est de 7.500 calories, vaporise à 130<> un poids de 8^« d'eau prise à 40^, et exige en pratique 22^» d'air pour être brûlé.

La quantité de chaleur transmise à Teau vaut les

(606,5+0,305 X 130—40)8 ^ ^, 75ÔÔ = ^^^

du pouvoir calorifique du combustible.

Les produits de la combustion d'un poids total de 23^, ont une capacité calorifique égale à 0"*,25 en nombre rond ; or, Texpérience prouve que la température à la base de la cheminée, est d'environ 350<». En admettant que celle de Tair soit de 15®, les produits de la combustion emportent les

du pouvoir calorifique du combustible.

La quantité de chaleur perdue par le rayonnement ou emporté par le combustible non brûlé et les escarbilles qui tombent dans le cendrier, vaut par suite 1 — (0,64 + 0,26) = 0,10 du pouvoir calorifique du combustible.

Soient :

s*** la surface de chaaffe directe, comprenant le foyer et la botte à feu.

«— ' la surface de grille.

pkt le poids de charbon brûlé par mètre carré de grille et par heure.

T« la température moyenne du fourneau et de la botte à feu.

To la température de la vapeur.

t la température de Pair.

K| le coefficient de conductibilité de la surface de chauffe directe.

On a évidemment :

7500P X 0,90 X« = K,S(T, — To) + 0,25X23 (T,—OP«.

D'où Ton tire :

7500 P X 0,90 + K, - To -f 0,25 X 23Pf T = î

Or, d'après ce qui est dit au n" 58|, la valeur de Ki est de 100 calories; d^autrc

g part, dans nos chaudières tubulaires, le rapport '-== 5 ; par suite le produit

THÉORIE ms CHAUDIÈRES. - N° 57, 57

K, - qui représentera le pouvoir de conductibilité de la surface de chauffe directe, rapportée au mètre carré de grille, vaut 500"*. — Pour le cas où To= ISO®, i=rl5<>, et où P = 90^« chiffre qui a été trouvé par expérience comme donnant le meilleur rendement, il vient :

Comme nous Pavons dit, cette température n'est pas uniforme : elle est plus élevée dans le foyer que dans la boîte à feu -, or, dans le fourneau lui-môme, elle va en diminuant, de la couche de charbon au ciel du foyer. La tôle est par suite à une température bien inférieure au chiffre que nous venons de déterminer.

Pour la surface tubulaire dont le pouvoir de conductibilité pratique est, d'après M. Auilenei, de 23"' seulement, on admet que la température des gaz de la combustion décroît en progression géométrique lorsque U distance à la boîLe à feu croît en progression arithmétique. Supposons que la longueur des tubes, qui est de 2 mètres, soit partagée en 20 parties égales, et soit T,=:670<*, la température initiale d'introduction du gaz, et 360<^ la température à la sortie, celle du sommet de la boite à fumée étant de 350^ ; on pourra écrire la progression :

(T, = 670») : giT, : g«T, : g»T, : g*T, .... 9»»T, : {q^T, = 360*>) ;

d^où Ton déduit :

La somme des termes de la progression commençant à qTi et finissant à g»»T„ vaut:

(?«^T,-gT, 360-650 g — 1 "" 0,96943 — 1 ■"

Par suite, la température moyenne dans les tubes vaut :

— = 500* en nombre rond.

Mais il est certain que cette température moyenne est inférieure au chiffre ci-dessus, car si la température moyenne des foyers et de la boîte à feu est de 670®, la température d'introduction des gaz dans les tubes est beaucoup plus faible.

N^ GVg Dn moyen d'améllopep la combustion de la houille par une nà<idifieation de Fétat physique du com-

bnstllile. — La difficulté que présente la combustion de la houille, provient surtout de ce que le combustible est à Tétat solide tandis que l'oxygène avec lequel il doit se combinei-est à Tétat gazeux, et que le mélange des deux est très-difficile à effectuer. Il en résulte, conune nous l'avons déjà dit, Tintroduction nécessaire dans le foyer, d'une grande quantité d'air en excès. Ce mélange s'opérerait au contraire avec facilité si le charbon était préalablement réduit à l'état gazeux. De là, l'idée d'opérer cette transformation dans un appareil spécial et d'amener les gaz ainsi produits, en même temps que l'air nécessaire, dans le foyer où il s'agit de développer la chaleur.

Dans Tappareil Bati/um^, la houille est renfermée dans un vase clos, entouré d^eau, et où Tair arrive chassé par un ventilateur, en quantité juste suffisante pour former de Toxyde de carbone. Cet oxyde de carbone, mêlé à Thydrogène carboné qui se dégage par suite de l'élévation de la température, vient ensuite brûler dans le fourneau. Ce système, qui a été expérimenté en 1855, produirait certainement une économie; mais il est d'une application fort difficile, à cause de son encombrement et de la détérioration rapide du vase clos, qui devrait d'ailleurs faire partie de la chaudière, afin de ne pas perdre la chaleur résultant de la formation de Poxyde de carbone.

Dans un ordre d'idées analogues, on a proposé d'établir deux foyers conjugués : dans le premier, la charge des grilles serait très-forte, afin qu'il y ait formation d'oxyde de carbone ; dans le second, dont la grille serait modérément chargée, cet oxyde de carbone serait brûlé, grâce à la température de ce foyer et à l'excédant d'air qu'il laisserait passer. Ce moyen n'est pas plus pratique que le premier, car outre l'encombrement, rien n'est moins certain que la combustion complète dans le second foyer, de tout l'oxyde de carbone formé dans le premier.

Après la transformation de la houille en gaz, et dans le môme ordre d'idées, on a essayé sa réduction en poussier, ce qui a pour résultat de faciliter le mélange de l'air avec le combustible, celui-ci présentant une plus grande surface. Cette idée qui parait déjà ancienne, a été appliquée par M. Crampton,

Dans une expérience faite sur une chaudière marine, les barreaux de grille étant enlevés, le fourneau était partagé, sur sa longueur, en deux chambres que séparait un autel en briques réfractaires. La première chambre, qui est le lieu de la combustion, était tapissée de briques réfractaires; la seconde formait avec la botte à feu la surface de chauffe directe. Le charbon pulvérisé et l'air nécessaire à sa combustion, étaient à la température de 200» à 210^ au moment de leur introduction dans le foyer. Le charbon en poussière était mis dans un entonnoir placé contre la boîte à lumée, et se déversait lentement par la partie inférieure, où un courant d'air amené par un ventilateur, le projetait dans le fourneau. La combustion a été obtenue sans fumée; la flamme n'a jamais atteint la partie supérieure de la boîte à feu. On n'a pas à se préoccuper de la charge, mais seulement de l'enlèvement des scories, qui restent dans la chambre de combustion à l'état fluide, et d'où on les extrait de temps à autres

THÉORIE DES CBAUDIÈRES — N'^ 57, 59

par un orifice pratiqué à la partie inférieure du fourneau. La production de vapeur a été trouvée de 10^» à U*« par kilogramme de charbon brûlé. Ce résultat accuse une combustion presque complète, et ce système de chauffage serait par suite très-économique; malheureusement son application est impossible sur les bâtiments, car on ne peut pas enmagasiner des quantités considérables de houille en poussière, et Ton ne saurait songer à installer à bord des appareils de broyage pour suffire aux besoins d'un service actif.

Sans arriver jusqu'à réduire le charbon en poussière, on obtiendrait certainement des bénéfices notables si le charbon était en petits morceaux tous de même grosseur, et d'une forme favorable à Tarrimage, en même temps qu'ils présenteraient une grande surface extérieure. On a déjà obtenu une amélioration sensible par la fabrication des briquettes. Cette industrie, qui apris naissance quand on a songé à utiliser les menus, se trouve actuellement très-développée ; le combustible naturel est transformé en briquettes sur le carreau même de la mine, après des lavages et des triages qui en améliorent la qualité.

Au point de vue pratique, c'est par l'amélioration de la qualité des briquettes et par la réduction de leurs dimensions, que l'on pourra arriver à brûler commodément le combustible sur les grilles, et dans les meilleures conditions. Si l'on arrivait à produire, dans la fabrication courante, de petites briquettes cylindriques ou rectangulaires ne pesant pas plus de 0^*, 300, ces briquettes pourraient être jetées telles quelles sur les grilles, où elles formeraient une couche plus régulière que les morceaux que l'on obtient en brisant les briquettes actuelles, et Ton éviterait ainsi la poussière dont la plus grande partie tombe dans les cendriers ou bien est entraînée dans les courants de flamme.

9^"^ 57.^ Des moyens d'améliorep la eoinbnstioii de la houille par l'amélioration de celle de ses g^z. — En pratique, tous les gaz du charbon ne sont pas brûlés, malgré l'introduction dans le fourneau d'une quantité d'air en excès. Cela tient à la présence de l'azote, ainsi que de la vapeur d'eau et de l'acide carbonique déjà formés ; ces gaz inertes isolent l'oxygène des parties combustibles, oxyde de carbone et hydrogène, et comme, en outre, l'ensemble est animé de vitesses parallèles de 8 à 10 mètres par seconde, il n'est pas étonnant qu'une grande partie des gaz combustibles atteigne la cheminée sans être brûlée. A ces causes, s'ajoute le refroidissement produit par l'ouverture du fourneau pendant le temps de la charge, et précisément au moment où il y a surabondance d'hydrogène carboné.

60 THÉORIE DES CHADDIÈRES. — N- 57«

On réaliserait une économie notable si Ton parvenaût, sans altérer par ailleurs les conditions démarche du foyer, à brûler complètement les gaz combustibles. Plusieurs essais dans ce sens ont été tentés.

En première ligne, il faut citer l'introduction continue de l'air dans le foyer et dans la boite à feu. La première introduction d'air se fait par la porte du fourneau, qui à cet eifet, est percée d'un grand nombre de trous; la seconde se fait par des trous ou des vides ménagés derrière Tautel. L'air qui arrive parla porte du fourneau a une direction presque parallèle à celle des gaz que le tirage incline sur la couche de combustible, et cet air ne peut être considéré que comme apportant un complément d'oxygène, mais qui par ailleurs, ne se trouve pas dans de meilleures conditions que celui qui a traversé la grille. L'air qui arrive derrière Tautel, en glissant pour ainsi dire le long des tôles de la boite à feu, est à peu près dans les mêmes conditions; et s'il apporte quelque amélioration à la combustion des gaz, ce ne peut être qu'à la faveur des remous que détermine sa plus grande vitesse, puisqu'il n'a pas eu la grille à traverser. A ce point de vue, les oriflces d'introduction de l'air par l'arrière de l'autel, ne devraient pas être dirigés verticalement, mais bien obliquement, en travers du courant gazeux, de façon à rompre le parallélisme de marche des produits de la combustion qui sortent du foyer.

En second lieu, on a essayé d'opérer le mélange de l'oxygène et du gaz combustible, dans le foyer lui-môme, ou à l'entrée de la boîte k feu. Pour obtenir ce mélange, on a eu recours à l'action mécanique empruntée à la vapeur de la chaudière, lancée en jets disposés de diverses manières au-dessus du combustible. C'est le principe des fumivores Thierry et Turck (n* 624). L'expérience a démontré que l'on pourrait arriver par ce procédé, à faire diparaître la fumée ou à la diminuer notablement, ce qui indique que la combustion est en effet plus complète. Mais on n'a obtenu aucun avantage économique, la quantité do vapeur dépensée, absorbant et quelquefois au-delà, le bénéfice résultant d'une meilleure combustion.

Pour remédier à la surabondance d'hydrogène carboné qui suit le chargement du fourneau, M. Prideaux a proposé d'introduire pendant quelques instants après ce chargement, un supplément d'air. Les dispositions mécaniques du système consistent surtout dans l'emploi d'une porte à persiennes. Les jours de ces persiennes s'ouvrent au moment du chargement et se ferment ensuite graduellement avec une vitesse que l'on peut régler à volonté. Ce sys> tème peut être efficace quelques instants après le chargement terminé, quand la température du fourneau s'est déjà relevée ; mais il est certainement nuisible s'il fonctionne aussitôt la porte du fourneau refermée, car l'air qui s'introduit retarde le moment où la température sera assez élevée pour que les gaz puissent brûler; c'est, pendant quelques instants, la continuation de l'ouverture de la porte du fourneau. Ce système exige d'ailleurs un mécanisme plus ou moins délicat, à l'emploi duquel les chaudières marines se prêtent peu.

IV° 57g Des moyens d'améllorep la eombustioii de lit houille par le mode de eharupement de la ppllle. — Le

THÉORIE DES CHAUDIÈRES. — N» bl, Gl

mode actuel de chargement de nos foyers ordinaires présente les inconvénients suivants ;

1* Nécessité d'introduire les charges d'intervalles en intervalles, d'où résulte que la grille est tantôt trop chargée et Tair fait défaut, tantôt dégarnie, et l'air est en excès d'une trop grande quantité. Dans le premier cas, le combustible est mal brûlé, dans le second Tair en excès occasionne un refroidissement.

2* Difficulté d'obtenir que le combustible soit étendu en couche régulière et homogène, surtout avec les grilles qui atteignent jusqu'à 2 mètres de longueur. De l'irrégularité de la couche de charbon sur la grille et surtout de son manque d'homogénéité, résultent un manque d'air sur les points fortement chargés et où le charbon est menu, et un excès d'air sur ceux qui ne sont pas assez chargés et où le charbon est gros. Si l'on emploie le rouable pour égaliser la couche de charbon, le fourneau reste ouvert pendant plus longtemps, et il en résulte l'inconvénient ci-après.

3® Nécessité d'ouvrir les portes pour le chargement, pour opérer le décrassage, pour égaliser le combustible, pour décoller les mâchefers ou briser les morceaux de combustible qui se collent. Il en résulte l'introduction dans le fourneau de grandes masses d'air froid, et par suite un abaissement général de la température du foyer et des courants de flamme.

Les inventions ayant pour objet de remédier aux inconvénients ci-dessus sont très nombreuses ; mais, en marine, on n*a guère essayé que les grilles Tailfer. Le système est constitué par de petits barreaux articulés, réunis de manière à former une chaîne sans fin que supportent deux rouleaux. Un mécanisme empruntant son mouvement à la machine ou à un moteur auxiliaire, le fait avancer vers Fautcl ; le charbon est brisé en petits morceaux et versé sur cette grille par une trémie. L'épaisseur de la couche est déterminée parle degré d^ouverture de la porte, qui se meut à cet effet dans une coulisse verticale, et la vitesse de la grille est réglée de telle sorte que le charbon soit consommé, lorsque le mouvement de translation a amené près de Tautel le point de la grille sur lequel il est tombé. Les cendres et les escarbilles sont tout naturellement déversés dans le cendrier par le renversement de la grille.

Avec ce système, il n^y a plus à ouvrir la porte du fourneau ni à effectuer Topération de décrassage \ mais, outre la complication de mécanisme, il existe un grand inconvénient : le charbon brûle à mesure qu*il avance, de sorte que Tépaisseur de la couche diminue depuis l'entrée du fourneau jusqu'à Tautei, le fond de la grille est toujours insuffisamment garni, et il passe une quantité notable d*air en excès ; si pour éviter cet inconvénient on augmente l'ouverture de la porte du fourneau, la grille s'engorge et l'air fait alors défaut. --

Bien que le système Tailfer ait donné de bons' résultats dans quelques essais, son emploi ne s'est pas généralisé pour la marine.

Considérée à une autre point de vue, la combustion de la houille se ferait dans de meilleures conditions si Iç combustible frais pouvait être placé au-dessous de la couche incandescente du coke qui reste sur la grille au moment du chargement, au lieu d*ètre au-dessus comme dans nos foyers ordinaires. On aurait en effet, plus de chance pour brûler d^une façon complète les gaz du charbon, et surtout la quantité^ notable qui se dégage lors du chargement. Des essais dans cet ordre d'idées ont été tentés. On a proposé des foyers à flamme renversée, disposés de façon que le chargement se fasse par la partie supérieure de la grille. Le foyer étant en dessous, n'a besoin d'être ouvert que pour retirer les escarbilles, c'est le système proposé par Hellmann ; il est complété par Fadjonction d'une grille inférieure sur laquelle les escarbilles achèvent de se brûler, et qui reçoit Pair d'un petit cendrier. Mais ce système n'est applicable qu'aux grilles de peu d'étendue,et aux foyers construits en maçonnerie, et par suite extérieurs aux chaudières.

Cutler et ArnoU ont proposé de modifler le foyer ordinaire, par l'adjonction d'une vis d'Archimède emboîtée dans un tube prolongeant inférieurement une grille courbe. Cette vis animée d'un mouvement de rotation, prend le charbon dans une caisse placée dans le cendrier, et l'élève dans le foyer ou elle l'étend sur la grille. On ne remonte la couche que de temps à autre, au moyen d'un mécanisme à engrenage manœuvré à la main. Ce système, comme le précédant, n'est applicable qu'aux grilles de peu d'étendue, et surtout aux foyers construits en maçonnerie.

Pour les chaudières marines, les appareils mécaniques de chai-gement, quels quHIs soient, donneront toujours des résultats médiocres, parce que la régularité de marche et la stabilité font complètement défaut à bord. Il faut chercher à améliorer la combustion par de meilleures proportions de la grille facilitant les opérations du déchargement et du décrassage. A ce point de vue, il conviendrait d'avoir des grilles larges et de peu de longueur, avec des portes de foyer fractionnées, le cendrier étant lui-même partagé en compartiments par des cloisons longitudinales. Malheureusement, les conditions de solidité des chaudières actuelles à haute pression, et surtout le peu de place qui leur est réservée à bord, ne permettent pasdemodifier d'une manière notable les proportions actuelles des fourneaux. On est, pai* suite, obligé de conserver le mode actuel de conduite des feux. Mais on doit chercher à Taméliorer par un lavage et un triage plus complets du charbon destiné à fabriquer les briquettes, et par la confection de briquettes de dimensions telles que le charbon puisse être mis tel quel stu- le grille, sans qu'il soit besoin de le briser. On pourrait alors essayer d'effectuer le chargement au moyen d'une large pelle à

deux manches que Ton introduirait rapidement dans le fourneau, et que l'on viderait par un mouvement brusque de retrait. L'opération étant fîdte en plusieurs reprises poiu- garnir toute la longueur de la grille, la porte du fourneau pourrait être tenue fermée pendant le temps employé à mettre le charbon sur la pelle. Mais ce dernier moyen ne serait encore praticable que si l'on pouvait dhninuer la longueur de la grille, car le chargement du fond sera toujours très-diffidle.

M* 8S. — I. CoBdnotlMUté dm parois des oluindières : inflneiioe dm la nstnrs et 4s répsisssnr dn métal. — 2. Rftls et rsBdsmsnt de la snrfiaoa ds ohanffs : distinction sairo las dUTërantas partias da oatta snrfkoa ; moyans d'obtanir la maillanr randamant. -^ 8. Cfiamhra àaan; maiUanras dispositions à adoptar. — 4. Ohaabra à ^apaar at orifloa das tnyanx da vapenr ; maillanraa dispositions à adoptar. — S.Épaissanr dn métal daa okandi*ras aons la rapport da lanr réaistanoa. — •. Conditions d*étebliasamant des ohandièras an peint da vne dea anploaions. — 7. Ré- \ das dispositions laa plus avantaipenses à adoptar ponr las ohandièraa.

BT S8^ Condaotilitlité dea parois des chaudières t Influence de la nature et de l*épaisseur du métal. — Le

rendement d'une chaudière dépend de sa conductibilité, c'est-à-dire de la facilité plus ou moins grande avec laquelle ses parois reçoivent la chaleur et la transmettent à l'eau ou à la vapeur. Cette transmission est un phénomène complexe ; il faut d'abord que la chaleur passe du foyer à la face externe des parois, puis que cette chaleur traverse les parois, et enfin qu'elle soit communiquée de la face interne à Teau ou à la vapeur. Il en résulte que la quantité de chaleur transmise à l'eau ou à la vapeur dépend en réalité de trois coefficients distincts :

1* D*un coefficient ^p qui représente la quantité de chaleur transmise à la paroi soit par rayonnement, soit par le contact direct des gaz chauds.

^ D'un coefficient k^, qui représente le pouvoir de conductibilité de la paroi.

3* D*un coefficient /c„ qui représente le pouvoir de conductibilité, ou plus exactement le pouvoir absorbant de Teau ou de la vapeur*

Soit :

k Id coefficietit de conductibilité de Peosemble des surfaces de chauffé;

T| la température moyenne du foyer et des gaz de la combustion.

To la température de la vapeur.

i^tf les températures des faces externe et interne des paroisi

Les quantités de chaleur qui passent de la source de calorique aux faces intérieures du foyer, à travers les tôles, et de ces dernières à l'eau ou à la vapeur, sont forcément égales entre elles ; et Ton a pour mesure de la quantité de chaleur passée par mètre carré de surface et dans Tunité de temps :

d'où

Et d'après un principe connu des proportions :

d'où Ton tire :

k^ «g Kj

Il résulte d'expériences faites à Indret, et citées par M. Audenei^ que le coefficient K peut être évalué à 100 calories par heure et par mètre carré de la surface de chauffe directe qui, outre le contact des gaz chauds, est soumise au rayonnement énergique du combustible incandescent, et seulement à 23 calories par heure et par mètre carré de la surface tubulaire qui n'est chauffée que par le contact des gaz. Ce dernier chiffre ne convient qu'aux chaudières qui, comme celles de la marine, ont une surface de chauffe directe égale à 5 fois la surface de grille (n** 58,), et une section tubulaire égale à 0,15 de cette surface de grille.

Les résultats ci-dessus, trouvés par expérience, sont très-faibles comparativement au coefficient de conductibilité des parois de la chaudière. Le coefficient de conductibilité du fer est de 28.800 calories ; c'est-à-dire que cette quantité de chaleur passe dans une heure à travers une surface de un mètre carré ayant un millimètre d'épaisseur, et pour une différence de température des faces égales à 1**. Pour une tôle de 12"»", qui est l'épaisseur ordinaire des foyers, on a pour la surface de chauffe directe :

/Ci=—r2— = 2.400 calories.

Le coefficient A:, est donc beaucoup plus grand que celui qui représente la conductibilité absolue de la chaudière ; il en résulte que les

coefficients inconnus k^ et A, doivent être très-faibles, ainsi, de *, = 2400 et de K = 100, on déduit :

j-=0,0004,et 1+1=0,0096; d'où: