CHAUFFAGE AU GAZ

mobiles, on les relie à la canalisalion lixe par des tubes llexibles en caoutchouc. A cet effet, les l’obinels de la canalisation et ceux des bri'deurs se terminent par des ajutages métalliques, de forme ovoïde, on mieux légèrement coniques et creusés perpendiculairement à leur direction de rainures circulaires à bords rabattus : on introduit, en forçant un peu, ces ajutages dans les extrémités du tube de caoutchouc ; les parois élastiques de cehii-ci s’appliquant exactement sur le métal et pénétrant dans les rainures, on obtient ainsi un joint étanche et susceptible de résister à une Iraction modérée, exercée sur le tube de caoutchouc dans le sens de sa longueur.

Les appareils de chauffage par le gaz sont extrêmement nombreux, chaque constructeur possédant des modèles particuliers, lleaucoup sont imparfaits et ne produisent qu’une combustion incomplète du gaz. Nous ne parlerons ici que de ceux dont l’usage est le plus répandu dans les laboratoires de chimie.

81. BnuLEuns a flamme éclairante. — Lorsqu’on allume un jet de gaz de houille arrivant dans l’atmosphère, il brûle avec une flamme blanche, éclairante. C’est sur ce fait qu’est basée la construction des appareils ordinaires d’éclairage par le gaz. Le pouvoir éclairant est dû à la présence dans l’intérieur de la flamme, de particules de charbon qui proviennent de la destruction ignée des hydrocarbures et ({ui se trouvent portées au rouge vif par la chaleur qu'engendre la combustion effectuée au contact de l’air.

Une semblable flamme n’est très chaude que superficiellement. Volumineuse par rapport à la quantité de gaz brûlée, elle présente une température moyenne relativement peu élevée. De plus, si elle vient au contact d’un corps froid, elle dépose sur lui du charbon. Lorsqu’elle est un peu grande, la combustion s’y fait incomplètement et elle devient fuligineuse.

-Malgré ces inconvénients, lorsqu’il s’agit de — Brûleur à flamme éclairante,

très petits foyers, brûlant

peu ou destinés à produire, au moins momentanément, des flammes très basses, les brûleurs à flamme éclairante offrent de grands avantages, notamment sous le rapport de la simplicité. On peut d’ailleurs leur donner <les

5() EMPLOI ÜE LA CHALEUR

dispositions qui amoindrissent beaucoup les inconvénients propres à une tlamme volumineuse et assurent une combustion parfaite.

8:2. Les plus usités consistent en un tube de cuivre cylindrique, fermé à une de ses extrémités, i-elié par l’autre à la canalisation du gaz et percé, suivant sa génératrice supérieure, de trous très petits, régulièrement espacés. Le gaz s’échappe par ces orifices et brûle en autant de llannnes séparées dont la longueur dépeml du diamètre des trous et de la |)ression du gaz. On peut replier horizontalement sur lui-nièine un tube de ce genre et donner au brûleur des formes variées. Le plus souvent on le dispose en spirale de façon à rapprocher un grand nombre de llannnes qui recouvrent la surface d’un cercle (lig. 3G). Il est nécessaire de nettoyer fré({uemment les brûleurs de ce genre dont les trous se garnissent peu à peu de matières solides; on y parvient facilement en introduisant une aiguille dans les ouvertures. Avec ce dispositif, les flammes étant très petites, il ne se dépose pas de charbon sur les objets à chauffer, placés au-dessus et à une certaine distance; d’autre part le chauffage ne peut jamais être fort actif.

83. On fait usage également de brûleurs analogues, dans lesijuels chaque orifice est plus large et muni d’un bec à fente ou bec-papillon, tel que ceux

qui éclairent les voies publiques. Chacun de ces becs est constitué par un petit tube que termine une calotte sphérique dans laquelle on a pratiqué une fente verticale. Le gaz s’échappe par cette fente en une lame aplatie et forme une flamme mince, dont l’épaisseur est réglée par celle de la fente elle-même.

Pour l’éclairage, on doit rechercher les flammes épaisses. Pour le chc'uiflage au contraire, on n emploie que des flammes très minces, à peine éclairantes et dans les(pielles le gaz est immédiatement mélangé h. Pair; on les obtient avec les becs des plus petits modèles. Un appareil composé d’un certain nombre de becs-papillons fixés sur une même monture (lig. 37), permet de brûler des quantités de gaz relativement considérables et par suite de produire beaucoup de chaleur. Il se maintient cependant allumé en ne consommant (|ue fort peu de gaz, ce qui ne s’obtient pas facilement avec les appareils dont il sera parlé plus loin et dans lesquels le gaz brûle après avoir été préalablement mélangé d’air. Cette circonstance est précieuse pour le chaulfage à température fixe au moyen des régulateurs de température (§ 105 à § 100). Les becs à fente en stéatite étant inaltérables, sont préférables aux becs métalliques, qui résistent mal aux vapeurs acides.

Fig. 37. — brûleur à becs-papillons multiples.

8i. — BRULEUR DE M. BUNSEN.

84. Bruleur de M. Bunsen. — Si au lieu de brider le gaz de houille pur, sous la forme d’un jet pénétranl dans ralmosjilière, on mélange préalablement ce gaz avec une proportion d’air croissante, on voit la flamme devenir de moins en moins éclairante et diminuer progressivement de volume; il arrive même un moment où l’oxygène de l’air est sufüsamment abondant pour former avec le gaz un mélange détonant. La combustion se trouve donc singulièrement activée par le mélange du gaz avec l’air, puisqu’elle tend à devenir explosive : le volume de gaz combustible brûlé, et par conséquent la quantité de chaleur développée })endant un même temps, étant augmentée et de plus étant produite dans un espace moindre, on conroit que la température résultante soit plus élevée.

M. Bnnsen a, dès l’année 1855, tiré un parti heureux des propriétés spéciales que possède le mélange d’air et de gaz lorsqu’on l’emploie comme agent de chaulfage; le brûleur qu’il a imaginé et qui porte son nom, est resté depuis cette époque le plus répandu dans les laboratoires.

Il consiste (fig. 38) en un tube en laiton de 8 à 10 millimètres de diamètre et de 1*2 à 14 centimètres de hauteur, fixé verticalement sur un pied de fonte, et fermé à sa partie inférieure par un ajutage dirigé suivant son axe; l’ajutage est percé d’un trou livrant passage au gaz qui arrive par une tubulure horizontale. Les choses étant ainsi disposées, le gaz, après avoir traversé le tube de bas en haut, brûlerait à l’orifice supérieur en une flamme éclairante. Mais à la partie inférieure du tube, un peu en contre-bas de

l’ajutage ou tout au moins à sa hauteur, on a percé deux ou quatre ouvertures livrant passage à l’air : le gaz, arrivant dans l’appareil sous une pression qui ne doit pas être inférieure à 2 ou 3 centimètres d’eau, produit un jet vertical animé d’une certaine vitesse, et entraîne avec lui l’air qui se trouve aspiré par les orifices latéraux, l’endant la translation de la masse gazeuse dans le tube, le mélange du gaz et de l’air s’effeclue, de telle sorte que la flamme obtenue à l’orifice supérieur est incolore ou

EMPLOI DE LA CHAl.EUD.

l)leualre, rapide cl, très chaude, si les proportions relatives d’air et de gaz, réglées par les dimensions de l’appareil, sont convenables. 11 est évident, d’ailleurs, que ces dimensions et par suite les proportions du mélange, doivent varier avec la composition du gaz et ta pression à laquelle il est Iburni par la canalisation.

Si la quantité d’air est insulTisante, la flamme reste un peu éclairante et est moins chaude. Si au contraire celte quantité est trop forte, la coml)ustion devenue très rapide, se propage de liant en bas avec une vitesse supérieure au rnouyement vertical de translation de la masse gazeuse et, se produisant dans l’intérieur du tube, vient s’eflecLuer irrégulièrement sur l’ajutage.

On observe facilement tous ces phénomènes en bouchant complètement l’arrivée de l’air d’un brfileur de lîunsen, qui donne ainsi une flamme molle et fuligineuse; si on livre ensuite passage à des quantités d’air croissantes, on voit la flamme jirendre de la vitesse et se décolorer enfin complètement. Lorsque, dans ces conditions, on ferme le robinet d’arrivée, de façon à diminuer progressivement la quantité du gaz, la flamme devient agitée, présente à la base une teinte d’un bleu vif, et ne tarde pas à s’abaisser dans l’intérieur du tube. Dès qu’elle a atteint l’ajutage, en s’éteignant en haut du brûleur, il n’est plus possible de la rendre normale en faisant arriver de nouveau une proportion de gaz convenable. Ce fait n’est pas sans présenter des inconvénients puisqu’il empêche de produire une flamme basse avec l’appareil ainsi disposé, sans faire varier en même temps l’arrivée de l’air.

Les appareilleurs donnent le plus souvent au trou d’admission du gaz dans la lampe une forme cylindrique; c’est là une simplification de construction peu heureuse. Dans les brûleurs construits conformément aux indications de M. Bunsen, la section de cette ouverture présente la forme d’une étoile à trois branches, ce qui procure au jet gazeux une pins grande surface pour un même débit; le contact du gaz et de l’air étant ainsi très notablement augmenté, la proportion d’air entraînée par le gaz, varie dans un rapport plus étroit avec la rapidité d’écoulement de celui-ci, et dès lors la lampe peut fonctionner convenablement en brûlant des quantités de gaz très variables.

On diminue beaucoup les conditions dans lesquelles se produit la combustion inférieure du brûleur, en donnant au tube un faible diamètre et une grande longueur. Elles sont moindres

8i. — BRÜLEÜK DE M. BUNSEN.

d’ailleurs avec du gaz sous forte pression, la vitesse imprimée à la masse gazeuse étant alors plus considérable.

85. On supprime tout à fait les combustions irrégulières en réglant l’admission de l’air en même temps que celle du gaz. A cet effet, on pratique au bas du tube deux ouvertiu’es seulement (fig. 30 et en coupe fig. 40) qui occupent ensemble moins de la moitié de la circonférence du cylindre métallique. Une virole que l’on peut mouvoir à l’aide d’une molette, enveloppe le tube; elle porte

l'iG. 39.

Brûleur Bunsen à virole.

Fig. 40.

Coupe du brûleur Bunsen à virole.

deux ouvertures superposables à celles du cylindre ; convenablement placée, elle n’intercepte pas l’arrivée de l’air, mais si on la tourne sur elle-même , elle recouvre peu à peu les ouvertures du tube devant lesquelles ses parties pleines se présentent, et finit par les obturer complètement. Le robinet d’arrivée permettant de régler le gaz et la virole mobile limitant à volonté l’accès de l’air, il est toujours possible d’obtenir une combustion convenable en proportionnant les volumes des deux fluides.

On construit aussi des brûleurs pourvus d’un obturateur analogue comme eftet a la virole fig. ii. — i>rûieur \vicsiieg}^. mobile, mais dont les mouvements sont reliés à ceux du robinet; en

réglant l’arrivée du gaz, on

EMPLOI DE l.A CllAl.ELU.

règle du même coup celle de l’air : tel est le brûleur de Wies negg (lig. 41).

80. La lorme élevée du brûleur de Bunsen force parfois à surélever beaucoup les objets chauffés. Lorsqu’on reçoit le gaz sous une pression suffisante, on trouve avantageux de donner au tube du brûleur une forme cintrée (fig. 42), qui diminue notablement la hauteur de l’ensemble (M. Bertlielol).

Fig. 42. — Brûleur Bunsen à lube recourbé.

87. La flamme des appareils précédents est allongée vcrlicalemenl, à peu près cylindrique d’abord, puis coniijue vers l’exlrémilé. Dans beaucoup de cas il est utile de modifier sa forme. On y parvient en adaptant à frottement dou.v sur l’extrémité supérieure des brûleurs, des couronnements mobiles dits têtes de becs, de dispositions variables (fig. 43). Ceux que représente la

Fig. 43. — Couronneincnls mobiles pour brûleurs.

ligure fournissent des jets divisés verticaux (gauche), ou une flamme large et aplatie (milieu), ou encore des jets horizontaux rayonnant autour du sommet du tube (droite).

88. Brûleurs de M. Bunsen groupés. — Les conditions de la combustion du gaï dans les brûleurs de Ibmsen, limitent assez étroitement la quantité de gaz que l’on peut introduire dans chacun d’eux. 11 est possible, en

miULKUn DE M. BUNSEN.

groupant plusieurs brûleurs semblables, de constituer des foyers de telle puissance que l’on désire.

Dans les groupements de ce genre, on peut disposer les brûleurs de différentes manières, suivant la forme des objets à cbauffer. La figure 44 représente un fourneau à 9 becs, destiné au chauffage des objets circulaires. Lorsqu’on opère sur des objets allongés, sur des tubes par exemple, on dispose

les brûleurs longitudinalement; de plus, on les surmonte de couronnements propres à aplatir la ilamme dans un même sens et tels que celui qui est représenté au milieu de la figure 43. Les fourneaux dits grilles à analyses (fig. 45), disposés spécialement pour les analyses organiques, présentent une disposition semblable; la combustion s’y produit dans un espace limité par quatre rangées de briquettes de forme convenable, lesquelles s’opposent aux déperditions de chaleur par chauffage.

Fig. fi . — Fourneau à brûleurs Bunsen multiples rayonnement, et régularisent beaucoup le

Enfin on peut régler par un seul robinet tout l’ensemble des brûleurs, ce

(jui donne une même température dans toutes les parties du fourneau (fig. 44), ou bien au contraire, régler séparément chaque brûleûr par un robinet particulier (fig. 45), ce qui permet de varier à volonté l’intensité du chauffage dans les différentes parties; cette dernière disposition est adoptée d’habitude pour les grilles à analyses.

89. On utilise également les rampes de brûleurs de Bunsen pour le chauffage des coffrets de moufles (^ 76), dans les fourneaux ditsù incinérer