ET D

i LES S

i -ai a>

9 CL Ih

1 <» ïd

•iC

~ co

Cî

"Jt

(il

IGG. Conséquences du tableau précédent; accord des rèsvMats du calcul avec ceux de V observation. — L'examen des résultats consignés dans ce tableau montre que, même pour le cas si complexe que nous venons d'examiner, le principe 'des forces vives ou du travail conduit à une formule qui s'accorde avec les résultats de l'observation, autant qu'on peut le désirer pour de semblables applications.

L'on remarquera d'ailleurs que la formule donne des valeurs de la vitesse qui sont pour ainsi dire identiques à celles qui ont été observées, et que, par conséquent, si on la prenait pour règle de l'établissement ou du calcul des effets des appareils, l'on ne risquerait pas de se tromper d'une manière notable.

167. Influence relative des pertes de force vive et de la résistance des parois. — Cette comparaison montre aussi quelle énorme influence exercent sur les effets que produiraient naturellement les différences de température, les pertes de force vive et la résistance des parois.

En effet, sans l'influence de ces deux causes le dénominateur de la fraction sous le radical, qui a ici la valeur de 9,901, dont la racine carrée est 3,146, serait réduit à l'unité. Par conséquent la vitesse que l'air peut posséder dans la cheminée d'évacuation se trouve par ces deux causes réduite

à TT-rr-. de ce qu'elle serait, si l'on avait pu les éviter. Gela 3,14b

met en évidence l'utilité de toutes les dispositions propres à atténuer ces effets, que l'on ne peut d'ailleurs se flatter de faire disparaître complètement.

Enfin, il y a lieu d'observer que dans cette valeur du dénominateur 9,901, les pertes de force vive entrent pour

7 775 0,7264-7,049=7,775 OU pour 9^— °''^^^'

et la résistance des parois pour 0,215 seulement. Nous avons indiqué précédemment les moyens généraux

à employer pour diminuer les pertes de force vive, mais il faut remarquer que dans le cas actuel celle

relative à la vitesse avec laquelle l'air s'échappe dans l'atmosphère est inévitable, pour assurer à l'évacuation la stabilité convenable qui ne peut être obtenue qu'avec des vitesses de 1™ à 1™,50 par seconde au moins, surtout quand la cheminée n'est pas pourvue d'appareils propres à la mettre à l'abri de l'action des bourrasques.

Quant au terme 3,795 MU- provenant du passage de l'air à travers les récipients destinés à l'échauffer pour produire l'appel, des dispositions convenables peuvent en atténuer la valeur, mais dans une assez faible proportion.

En ce qui concerne la résistance des parois, il est évident qu'il convient de restreindre autant que possible le développement des conduits parcourus et le rapport de leur périmètre à l'aire de leur section transversale. Or cette aire étant déterminée par la considération de la vitesse que l'air doit prendre dans les conduits, laquelle est toujours assez limitée, il conviendra d'adopter de préférence la forme circulaire pour les sections plutôt que la forme carrée, attendu que

pour un carré de côté G le rapport -^= — = p, tandis que

ttD-

pour un cercle de diamètre D et dont la superficie -— serait égale à celle G- du carré, ce rapport serait seulement

S TrD__4 4

dont la valeur est inférieure à ^ , attendu que

Mais le moyen le plus efficace de diminuer l'influence de la résistance des parois, c'est de rendre leur surface assez polie pour que le coefficient S de la résistance, au lieu d'acquérir la valeur [i = 0,01, que nous avons adoptée et dont toutes les discussions précédentes prouvent l'exactitude, puisse devenir plus faible et se rapprocher le plus possible de celle [i = 0,0032 qui est relative aux surfaces métalliques médiocrement polies. II conviendrait donc que les parois de ces conduits fussent recouvertes au fur et à mesure de leur construction d'un enduit poli en stuc, ce qui ne serait ni difficile ni dispendieux et paraît avoir été fait à l'hôpital Lariboisière dans les pavillons ventilés par insufflation.

Ajoutons enfin qu'une grande propreté, des nettoyages fréquents sont indispensables, pour maintenir ces surfaces débarrassées de tous dépôts susceptibles d'altérer leur poli et surtout, comme nous l'avons dit plusieurs fois, pour détruire les toiles d'araignées, qui tendent successivement à s'y former.

ïQii. Corrélation à établir entre le chauffage et la ventilation. — En général, il y a lieu de faire remarquer que dans tous les systèmes de chauffage et de venfilation, les deux ordres d'effets à obtenir sont liés l'un à l'autre et doivent être combinés de manière à satisfaire en toute saison aux conditions exigées; c'est ce que les constructeurs oublient trop souvent.

Il faut en effet remarquer que les calorifères employés doivent à la fois fournir en tous temps la proportion minimum d'air nouveau jugée nécessaire, et la donner à une température telle que celle des locaux chauffés atteigne et ne dépasse pas les limites convenables.

Or, si l'hiver les poêles chauffés à l'eau ou à la vapeur, si les calorifères à air satisfont pour des températures extérieures données, quant au volume et à la température aux conditions imposées, il arrive souvent qu'il n'en est plus du tout de même au printemps, à l'automne et encore moins l'été; tantôt, pour assurer la ventilation, l'on introduit de

l'air trop chaud; tantôt à l'inverse, quand la température paraît trop élevée, l'on restreint trop le volume d'air affluent ou celui que l'on extrait, et alors la présence des individus amène aussi la température à un degré trop élevé.

La difficulté vient de ce que la plupart des appareils ou des dispositifs employés ne sont pas pourvus de moyens ac-. cessoires convenables pour mêler à l'air chaud qu'ils fournissent un volume d'air extérieur froid suffisant pour que, en tous temps, le volume d'air exigé par la ventilation soit assuré.

En passant en revue les divers genres d'appareils, nous pourrons mettre ces défauts en évidence et en indiquer le correctif.

169. Poêles à eau chaude ou à vapeur. — Dans les poêles de ce genre, l'air affluent est chauffé en parcourant des tuyaux qui traversent le poêle dans toute sa hauteur ou en circulant dans des conduits; d'autres fois ces poêles sont disposés sous forme de tuyaux plus ou moins longs et renflés sur une partie de leur longueur.

Dans le premier cas, qui est celui des poêles à eau de M. L. Duvoir-Leblanc et des poêles à vapeur de M. Grouvelle, le volume d'air extérieur appelé par la circulation que détermine la chaleur du poêle est essentiellement dépendant de l'excès de la température du poêle sur celle de l'air extérieur et de la température de la salle. Si cette dernière doit rester constante et si la température extérieure s'élève, le volume d'air appelé diminue. Et cette diminution, qui provient de celle de l'excès t — T de la température du poêle sur celle de l'air extérieur, ne peut être évitée dans ces poêles où les sections de passage sont déterminées d'une manière invariable, parce que le volume d'air écoulé est toujours fourni par une expression de la forme

Q=Kk\/2gait—T)ïi dans laquelle R est un coefficient numérique , constant

pour chaque appareil ou dispositif et dépendant de ses proportions, A la somme des aires de passage offertes à l'air 2g, a et H des quantités constantes. Il est donc évident que le volume Q d'air introduit diminue proportionnellement au

facteur

Comme l'on ne peut éviter les variations de ce facteur, il faut, pour conserver au volume Q une valeur constante, rendre l'aire A des passages de l'air variable entre des limites assez étendues, pour que dans la saison du chauffage il soit possible de satisfaire à la double condition d'une température intérieure des salles constante et d'un volume d'air nouveau aussi constant ou à peu près.

Gela ne paraît pas impossible, en conservant aux poêles à eau chaude ou à vapeur leur forme ordinaire, si on le juge nécessaire.

Il faut d'abord que les conduits qui amènent l'air extérieur vers les poêles aient des sections beaucoup plus grandes que celles qu'on leur donne ordinairement et calculées de manière que, pour les plus basses températures auxquehes on est obhgé de chauffer les poêles, et même pour les températures de printemps et d'automne où l'on ne chauffe pas, l'air puisse y passer au volume voulu.

Amsi, dans le cas oi^i la température des sahes est fixée à 20*^ au maximum, et oi^i celle de l'air extérieur serait de 16", la différence t — T n'étant plus que de 4^*, il faudrait calculer, d'après ce faible excès de température, la vitesse de passage qui en résulterait, et l'aire A serait donnée par la formule

Si, par exemple, il s'agissait d'une salle semblable à celle de l'hôpital Lariboisière où il y a trente deux lits, à chacun desquels on voudrait fournir par heure 60 -mètres cubes d'air nouveau, ce qui ferait en tout 1920 mètres cubes par heure

ou0""<=,533 en l"*la formule du n° 165 qui, pour ce cas, conduit à une vitesse moyenne de 0^,462, montrerait que la section doit être au moins égale à

on, s'il y a 4 poêles, à 0"'-^,288 par poêle.

Dans cet hôpital, l'aire des sections de conduits d'arrivée de l'air est par poêle A = 0™"i,16; mais elle est répartie entre deux canaux opposés dans l'un desquels, selon les vents, la circulation peut être contrariée. Il faudrait donc que chacun de ces deux conduits eût à lui seul la section voulue, attendu qu'il n'y a aucun inconvénient à offrir à l'air des passages plus larges qu'il ne serait nécessaire.

Mais cette large proportion des canaux d'appel de l'air nouveau serait à peu près inutile, si des débouchés équivalents ne lui étaient offerts, soit par les poêles, soit autrement. Or les poêles à eau ou à vapeur sont, sous ce rapport, généralement mal proportionnés. Ainsi à l'hôpital Lariboisière les poêles à eau chaude n'offrent par les tuhes qu'une aire de passage A = 0"''ï,21, et les poêles à vapeur une section de 0'-'-'i,147, et en outre les grilles placées sur ces deux systèmes de poêles réduisent beaucoup la section libre de passage.

Il convient donc de se réserver le moyen de faire varier ces sections de passage selon les saisons, de façon que pendant l'hiver, où la différence de température et par suite la vitesse d'écoulement sont plus grandes, la température reste dans les limites convenables ; et que l'été, où la vitesse est faible, le volume puisse atteindre le chiffre voulu. Gela ne présente pas en réalité de difficultés ; l'on peut y parvenir de diverses manières, que je ne crois pas nécessaire d'indiquer.

Lorsqu'au lieu de poêles on emploie pour échauffer l'air de simples tuyaux, dans lesquels circule de l'eau ou de la vapeur, et qui sont renfermés dans des gaines ou conduits

en maçonnerie, ainsi que l'a pratiqué M. d'Hamelincourt, il suffit de donner à ces conduits des sections assez grandes pour que, sous l'action des moindres différences de température qui se présentent dans la saison de chauffage, il puisse y passer les volumes d'air voulus. Des ventelles régulatrices permettront de modifier et de régler l'afflueiice de cet air, quand les diflérenccs de température seront plus grandes.

Quant à la saison d'été, il y a encore moins de difficultés, attendu que les poêles n'étant pas chauffés, l'air qui les traverse arrive à la température extérieure et que dès lors, soit par leurs conduits particuliers, soit par des orifices auxiliaires, il devient facile, comme nous l'avons dit, de faire entrer les volumes d'air extérieur jugés nécessaires.

170, Calorifères à air. — Lorsque l'on emploie des calorifères à air chaud qui, l'hiver, fournissent presque tous de l'air à 80 ou 100° au moins, il est encore plus indispensable de mélanger cet air avec une proportion convenable d'air frais; à cet effet il convient, comme nons l'avons dit, de mettre ces calorifères en communication avec des chambres à air destinées au mélange de l'air chaud fourni par les calorifères et de l'air froid appelé du dehors.

C'est ce que négligent trop les constructeurs de ces appareils, quand ils les destinent non-seulement au chauffage, mais encore à la ventilation par appel; de sorte que l'on est rarement maître avec ces appareils de modérer la température et d'assurer un renouvellement suffisant de l'air. C'est ainsi qu'à l'hôpital Necker et surtout à l'hospice du Vésinet, après avoir disposé dans ces deux établissements les calorifères dans des chambres assez grandes, l'on a été obligé d'y pratiquer de larges orifices d'introduction directe de l'air extérieur, tant pour suffire aux besoins de la ventilation qu'afin de pouvoir régler les températures.

Enfin, outre ces précautions, il est nécessaire de disposer dans ces chambres des chicanes qui obligent l'air froid et

l'air chaud à se mélanger, car ils tendent beaucoup plus à rester séparés, même quand ils sont en mouvement, qu'on ne serait tenter de le croire.

17i. Observation relative à l'emploi cV appareils mécaniques. — Il est bien évident que ces réflexions ne s'appliquent qu'aux dispositifs où la ventilation se fait par la seule action de l'appel, car dans ceux qui emploient des appareils d'insufflation, il suffit d'augmenter la vitesse de ces organes pour accroître dans une certaine proportion les volumes d'air qu'ils fournissent. Mais nous n'avons pas. à nous occuper ici de ce mode de ventilation, qui conduit à des installations très-coûteuses, et à des dépenses journalières plus considérables que la ventilation par appel.

172. Application au mouvement de l'air dans une cheminée en zinc chauffée par des becs de gaz. — A l'occasion de recherches relatives aux cheminées des machines à vapeur, et qui feront partie d'un travail que nous publions en ce moment, M. Tresca et moi, nous avons fait exécuter au Conservatoire des arts et métiers, des expériences spéciales sur le mouvement de l'air dans une cheminée verticale en zinc de 0'",24 de diamètre, dont la hauteur a varié de 11 mètres à 13 mètres.

Le mouvement de l'air était produit par la chaleur que développaient des becs de gaz allumés à la partie inférieure de cette cheminée, placée dans la tour de la galerie d'expérimentation à l'abri de l'action du vent et du soleil.

Malgré cette situation, dans un lieu où la température était à peu près la même en bas et en haut, où il ne se formait en apparence aucun courant d'air sensible, il se produisait dans cette cheminée un mouvement très-appréciable, et dont il a été nécessaire de tenir compte dans l'examen des résultats immédiats des expériences, afin de ne pas en confondre l'effet avec celui de la chaleur développée par les becs de gaz. Cette précaution était d'autant plus nécessaire que dans le cas actuel les températures ont toujours été assez

basses. Elle le serait évidemment beaucoup moins si l'on opérait à des températures bien plus élevées que celles de l'air extérieur.

La vitesse de l'air dans la cheminée a été mesurée à l'aide d'un anémomètre de M. Combes, dont la formule était :

La température de l'air sortant était déterminée à la partie supérieure de la cheminée, et le volume de gaz consommé était donné par un compteur.

Les becs de gaz étant placés à 0'",10 dans l'intérieur du tuyau, la colonne d'air chaud avait 10™, 90 de hauteur.

Pour discuter les résultats de ces expériences, on les a comparés à ceux delà formule théorique du n° 106 delà vitesse d'écoulement qui, pour le cas actuel, se réduit à :

2gati{t—T)

1+aT

et dans laquelle on pourrait même négliger le terme

(- — lV = 0,0625, à cause de w = 0,80.

La vitesse U donnée par cette formule ne diffère de celle

qui correspond au numérateur :

1+aï et que nous désignerons par U', que par le dénominateur :

qui tient compte des pertes de force vive à l'entrée et à la sortie ainsi que de la résistance des parois.

Par conséquent la comparaison de la vitesse :

TI'- 4 /2ffaH(i— T) V 1+«T

avec la vitesse observée U ou celle de leurs carrés U'^ et U*, nous fera voir si le rapport de ces valeurs est constant, et si les effets observés suivent effectivement la marche indiquée par la formule, en même temps qu'elle nous fournira la valeur du dénominateur :

qu'il conviendrait d'adopter pour que les résultats de la formule et ceux de l'expérience fussent d'accord.

Les résultats de ces expériences sont consignés dans les tableaux suivants, dont le premier contient les données mêmes des observations faites avant et pendant l'allumage des becs.

D'après ces données nous pouvons calculer, comme il a été dit plus haut, la valeur des vitesses U' et U, ainsi que le

rapport j^de leurs carrés, ce qui fournit les résultats consignés dans le second tableau ci-après :

260 APPLICATION DE LA THÉORIE DU MOUVEMENT DU GaZ

oc co

co co

•ai

ir-t •—

t. 3 o (U •' t 1 VI

T33g^3o^cr' g « = 'S ^ M «i 1

o =- NI M ■" ^ b

ry}

■eu C3 T3 ce .— P,2 •--