f-at

Le nombre d'unités de chaleur qu'il devra absorber pour atteindre la température t sera

Q'rf X t X 0,237 = G calories ;

ce qui donne le nombre d'unités de chaleur à dépenser.

Si, par exemple, on voulait employer directement l'action du gaz d'éclairage, sachant que chaque mètre cube de gaz développe 6000 unités de chaleur, en divisant le nombre G

des calories à produire par 6000, on aura le nombre de mètres cubes de gaz à brûler, et par suite celui des becs à installer dans l'appareil de ventilation donné.

186. Comparaison du volume d'air à 10° écoulé au volume d'air nécessaire à la combustion dit gaz. — On sait que pour brûler complètement un mètre cube de gaz d'éclairage il faut 1"'%6 d'oxygène ou 7"^-%50 d'air. Or, dans les expériences dont nous venons de faire connaître les résultats, les 34 becs du lustre brûlaient par beure 2"'-<=,28l de gaz, et le débit minimum d'air à 10° ayant été de 21™-%95 avec un ajutage de 0°\082 de diamètre, cela correspond à une dépense d'air de 9"-°, 62 par mètre cube de gaz, ce qui était encore supérieur au volume théoriquement nécessaire de 7™"=, 50.

La section de l'orifice d'échappement de 0'",082 de diamètre, égale à 0"'-i, 00528, ayant été plus que suffisante pour assurer la combustion de 2°'-% 281 de gaz, et correspondant à une superficie de 0™"i,0023 par mètre cube de gaz brûlé, il s'ensuit que cette proportion de 23 centimètres carrés d'orifice à l'extrémité du tuyau, par mètre cube de gaz brûlé est plus que suffisante pour une bonne combustion, tout en empêchant la température de s'élever au delà de 130 et quelques degrés.

Si, pour être plus certain des résultats, on veut porter

la proportion de l'orifice du tuyau à placer au-dessus d'un

lustre à 25 centimètres carrés par mètre cube de gaz,

et que l'on conserve au tuyau cylindrique la même propor-

0 25^ tion que dans les expériences, où il avait ' = 0™-'ï,0492,

O"'"! 0492 soit - — ' ,^, =0"^-i,0219, soit 220 centimètres carrés par

mètre cube de gaz, on aura, pour proportionner les tuyaux d'évacuation des produits de la combustion les règles suivantes :

Partie cylindrique de la cheminée . . . 220''"i ) par mètre cube Orifice de l'ajutage conique 25^-î j de gaz brûlé.

Avec ces proportions, on sera sûr d'obtenir une bonne marche de la combustion, une température modérée du gaz, et de ne pas produire dans la salle par le lustre un appel de plus de 90 à 100 mètres d'air par mètre cube de gaz brûlé.

1{)7. Conclusion générale des recherches précédentes. — Les applications que nous venons de faire du principe des forces vives ou du travail au mouvement de l'air dans les cheminées et appareils de ventilation , nous ont conduit à des formules qui, dans des circonstances bien différentes, se sont trouvées d'accord avec l'expérience. Ces vérifications sont relatives :

1" A la formule pratique que l'observation avait conduit l'ingénieur de la maison L. Duvoir-Leblanc à adopter pour les cheminées ordinaires de ventilation ;

2° A l'introduction de l'air chaud par les poêles des pavillons de l'hôpital Lariboisière, chauffés par circulation d'eau ;

3° A la ventilation générale de ces pavillons, soit, pendant . l'hiver par des températures de — 5" et — 2^ soit, pendant l'été, à une température de nuit de 18",3 ;

4° A des expériences directes sur l'écoulement produit par la combustion du gaz.

Il nous semble donc permis de conclure de cet accord général des formules que nous avons établies avec l'expérience, que l'on peut, sans crainte d'erreur notable, en appliquant bien les principes de la mécanique, calculer à l'avance l'effet des divers systèmes de ventilation par appel et en déduire des règles utiles à l'art de l'ingénieur.

188, Application et expériences faites sur une cheminée d'appartement. — Malgré des perfectionnements assez importants dans la construction des cheminées introduits depuis un certain nombre d'années, la disposition générale et habituelle de ces appareils de chauffage laisse beaucoup à désirer, et les architectes abandonnent trop à de simple«

ouvriers fumistes les détails d'exécution qui ont sur leur marche une influence considérable.

La plupart du temps, lorsque l'on construit un bâtiment, l'on se contente de ménager dans les murs de refend les conduits de fumée, que l'on fait soit cylindriques en briques moulées en forme de voussoir, soit en tuyaux de poterie cylindriques ou plus souvent rectangulaires, mais ces tuyaux ne sont établis qu'à partir du plafond de l'étage où la cheminée doit être placée ; ils reposent à celle hauteur sur une petite hotte en briques d'une ouverture plus grande que la partie inférieure du conduit. Au-dessous de cette hotte, la cheminée a le plus souvent des formes assez irrégulières, selon les facilités plus ou moins grandes que l'on s'est réservées pour en raccorder les contours avec l'âtre, et presque toujours elle est, dans cette partie, beaucoup plus large qu'il ne convient.

Directement au-dessus du foyer, le passage pour l'introduction de l'air est resserré, de manière que la vitesse, que prend l'air échauffé, soit assez grande pour déterminer un tirage d'une énergie suffisante.

A sa partie supérieure le conduit de fumée est surmonté par un ajutage plus ou moins conique et rétréci, qui a aussi pour objet d'augmenter la vitesse finale d'évacuation, afin de mettre l'appareil à l'abri de l'influence des vents et que l'on nomme mitron.

Telle est la disposition la plus générale des cheminées, que l'on regarde comme bien faites.

Elle offre plusieurs inconvénients qu'il est facile de faire comprendre.

S'il est convenable de limiter l'orifice d'introducUon de l'air qui a été chauffé par le combustible à ce qui est nécessaire pour produire un tirage suffisant, il n'y a aucune raison pour qu'au-delà du passage on fasse, par des élargissements inutiles laissés dans la cheminée, perdre à l'air sa vitesse et la force vive qui lui ont été communiquées par la chaleur.

Dans ces sections élargies, il se forme vers leur milieu un courant animé d'une vitesse plus grande que celles qui ont lieu sur les côtés, de là résultent des remous et des tourbillonnements, dans lesquels se consomme inutilement une partie du travail moteur.

Il conviendrait donc que ce passage eût une section aussi rapprochée que possible de celle que l'on adopte pour les conduits, mais comme ce dernier est cylindrique ou à section quarrée, tandis que l'orifice d'introduction de l'air est forcément un rectangle allongé ; il y a lieu de raccorder ces deux formes par des contours aussi réguliers que possible, et présentant des sections à peu près égales.

Au moyen de ces dispositions, faciles à exécuter, la vitesse de l'air variera peu, depuis son entrée jusqu'au sommet du tuyau d'évacuation.

L'usage d'un mitron présentant une section d'écoulement moindre que celle du tuyau de la cheminée, a pour effet d'obliger l'air à s'échapper au dehors avec une vitesse supérieure à celle qui a heu dans ce tuyau, et de donner à l'évacuation de la fumée une stabilité qui la met à l'abri de l'action des vents.

• Cela est vrai, mais l'emploi de ce dispositif ne doit être accepté qu'autant qu'il est nécessaire, c'est-à-dire quand la vitesse que l'air prendrait dans le tuyau ne serait pas suffisante pour assurer la marche de la cheminée. C'est ce qui arrive dans les cheminées trop larges, et alors l'usage du mitron est avantageux, en ce qu'il peut empêcher la fumée d'être refoulée dans la cheminée. Mais lorsqu'au contraire le tuyau de fumée a des proportions convenables, telles que le tirage puisse y avoir l'activité nécessaire, l'emploi d'un mitron est plus nuisible qu'utile. S'il accroît la vitesse d'écoulement à l'extérieur, il diminue la vitesse dans le reste de la cheminée et le volume d'air total qu'elle évacue des appartements ; il nuit donc à la ventilation, sans profit pour la marche de la cheminée, puisque, par hypothèse, le tirage serait assez actif sans cet appareil auxiliaire.

Fig . 34.

A LA CIRCULATION DE L'AIR DANS LES CHEMINÉES, ETC. 283 Les formes et les proportions adoptées aujourd'hui pour la construction des conduits de fumée sont assez restreintes pour que l'usage du mitron soit presque toujours inutile, et par conséquent nuisible. C'est donc à tort que les architectes l'emploient généralement, au lieu de le réserver pour les cas exceptionnels où il serait nécessaire, par smte de vices de construction.

189. Expériences faites sur une cheminée du Conservatoire des arts et métiers. — L'examen des résultats des expériences

faites au Conservatoire des arts et métiers sur une cheminée d'appartement, mettra en évidence la conformité de ces considérations théoriques avec l'observation.

La cheminée dont il s'agit présente les dispositions indiquées par la figure ci-contre.

L'air entre en a par un oritice réservé audessus et autour d'un appareil Fondet, et entre les barreaux creux de cet appareil. Nous désignerons cet orifice, dont la surface totale est d'environ 0™'%08, par A' , son coefficient de contraction par ot'=o,80, et la vitesse correspondante par U'. Un peu plus haut en b, la cheminée a 0™,60 de largeur sur 0'",23 de profondeur ; la section

Nous appellerons tt la vitesse de passage de l'air en cet endroit.

De la section 5 jusqu'à la base du tuyau en poterie, le conduit de fumée se rétrécit dans le sens de la largeur (sauf un léger rélargissement inutile et irrationnel) ; il a en cet endroit 0"\60 sur G'", 30, et passe brusquement à la section d du tuyau de poterie, qui a 0"",30 sur G'", 30, mais dont les arrondissements réduisent la seclion à A = G'"i,G868.

A l'entrée de ce tuyau, où le coefficient de contraction est m=G,7G, il se fait une perte de force vive.

Enfin le mitron à section circulaire présente un orifice

0"'22^ d'évacuation Ai = — G"'-i,G38. Le coefficient de contrac-

tion de cet orifice en forme de cône allongé, doit être peu différent de Wi = G,90. L'on a donc

Toi Al = 0,90 X O-'-ijOSS = 0'"-'î,G342. D'après ces données, et en se reportant à ce qui a été dit aux n°' 1G9 et suivants, il est facile de voir que le dénominateur de la fraction placée sous le radical, qui donne la vitesse théorique de l'air chaud dans le tuyau de la cheminée, aurait, dans le cas actuel, pour expression

(^ A y /l .y , / A Ay 2SL

\m,kj ~^\m V "^W'A' 0/ "^ A '^ et que, d'après les notations et les valeurs numériques des quantités qui y figurent, les différents termes auraient les valeurs respectives suivantes :

D'où il résulte que la formule générale de la vitesse de l'air dans les cheminées deviendrait

U=i / ^^""îT^T

Ce qui montre que les mauvaises dispositions adoptées pour cette cheminée et les résistances passives inévitables réduisent la vitesse théorique à 0,29 de la valeur qu'elle aurait sans ces causes de perte.

Mais, parmi ces causes, il y en a d'inévitables et d'autres que l'on peut atténuer beaucoup, sans cependant qu'il soit possible de les faire disparaître complètement.

Ainsi la suppression du mitron, en rendant Ai = A etmi=l,

/ A \^ donnerait ( — —\ = 1 au lieu de 6,441. Une disposition convenable du conduit de la cheminée, en évitant tout élargissement après l'orifice d'entrée, rendrait

m'A'=Oet (4in — ^Y = 0 \mA 0/

Enfin la courbure des surfaces de raccordement de la partie inférieure de la cheminée, avec le tuyau de famée, aurait pu annuler à très-peu près la contraction en cet endroit et rendre le coefficient m=0,90,

d'où Cn~0 =^'232.

Par toutes ces dispositions le dénominateur de la fraction aurait pu être réduit à

et, par suite, la formule théorique de la vitesse dans le tuyau serait devenue

l+aT =0,410 ^^9«H(^-T)

l-j-aT

Ce qui montre combien de bonnes dispositions peuvent avoir d'influence sur le tirage d'une cheminée.