ÉTUDE DES DIFFÉRENTS SYSTÈMES DE FOURS

185. Influence du ▼olunie. — Ceci posé^ le combustible sera d'autant mieux utilisé que les gaz auront cédé une plus grande partie de leur chaleur, c'est-k-dire que leur température de sortie t^ sera plus'faible. Mais les gaz se refroidiront d ^autant plus qu'ils séjourneront plus longtemps dans le four. Appelons 9 le temps qu'ils mettent à le traverser : il faudra qu'au bout du temps le four ait reçu un volume de gaz suffisant pour le remplir, c'est-à-dire égal à sa propre capacité, V. D'autre part, le volume* qu'il reçoit pendant le temps 9 est donc v^ et on peut

écrire :

Ainsi, 9 est égala-: le refroidissement sera donc d'autant

plus complet que ce rapport sera plus grand, et comme le dénominateur v dépend delà consommation de combustible, on peut formuler ce principe :

Dans un four en marche régulière, la chaleur est d'autant mieux utilisée que le volume du four est plus grand par rap» port à la consommation de combustible.

Si maintenant nous considérons deux fours de dimensions inégales et où Ton brûle dans l'unité de temps le même poids de combustible, le plus grand sera, d'après ce que nous venons de dire, celui qui utilisera le mieux la chaleur; par suite on pourra y chauffer dans le même temps une plus grande quantité de matières, c'est-à-dire qu'il donnera une plus ïorte production avec la même consommation de combustible. Si au contraire on leur demandait à tous les deux la même production, c'est le plus grand qui consommerait le moins de combustible. On peut donc mettre notre principe sous cette autre forme.

Un four économisera d'autant mieux le combustible que son volume sera plus grand par rapport à la production.

On retrouverait les mêmes conclusions en répétant ce raisonnement sur le courant des matières solides. Ces dernières absorberont d'autant mieux la chaleur des gaz qu'elles resteront plus longtemps en contact avec eux, c'est-à-dire qu'elles séjourneront plus longtemps dans le four. Or le temps que durera leur séjour sera proportionnel au rapport existant entre la capacité du four et sa production.

iSH. Rapport entre le ▼olume et la produetlon. — Il ne'

faudrait pas croire cependant qu'il y aura un intérêt réel à augmenter indéfiniment le volume d'un four. L'échange de chaleur entre deux corps est d'autant plus rapide que l'écart des deux températures est plus grand. Lorsque les gaz se seront refroidis jusqu'à une température assez basse, l'échange deviendra très lent : les dernières parties de leur parcours seront donc moins utiles que les premières. Il viendra un moment, f>\x, en allongeant encore ce parcours, on n'obtiendrait plus qu'un efiPet minime^ hors de proportion avec les frais de toute nature que motiverait l'agrandissement de l'appareil. Il y a donc une limite à partir de laquelle l'augmentation de volume du four cesse d'être utile et peut devenir onéreuse. Il convient, par suite, de modifier renoncé de notre principe, et la règle pratique sera la suivante :

Pour chaque opération et pour chaque espèce de four^ il y «, entre la production et le volume du four, un certain rapport qui procure la meilleure utilisation de la chaleur,

tSIf. Forme des fours. — Nous n'avons parlé jusquiTîi que du volume du four; cependant sa forme n'est pas inditl'é rente. Pour que nos raisonnements soient justes, il faut que le volume entier soit réellement utilisé : c'est-à-dire que toutes les molécules de gaz qui le traversent s'y refroidissent également, quel que soit le trajet suivi. Si le four présentait une section trop grande ou une forme trop irrégulière, il pourrait arriver que certains filets gazeux le traversassent beaucoup plus vite que d'autres et sans s'y refroidir. Il pourrait arriver aussi que les matières solides s'y répartissent d'une manière très inégale, et que leur échauiiement ne fût pas régulier. — Il faut au contraire que toutes les molécules de gaz, de même que tous les fragments de matière solide, se trouvent placés dans. les mêmes conditions et s'échauffent ou se refroidissent également. C'est le but qu'on doit se proposer en étudiant la forme du four. Il ne peut être atteint que si les dimensions transversal'îs du four sont relativement restreintes. L'élément le plus variable sera donc la longueur, comptée dans le sens du trajet des gaz. Aussi les règles données plus haut resteraient pratiquement vraies si dans leur énoncé on substituait la longueur du four à son volume. Elles conduiraient au contraire à des résultats déplorables si on voulait les appliquer en augmentant le volume des fours sans s'inquiéter de leur forme.

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139. Influeiiee du volame absolu. — Si on s'en tenait aux considérations précédentes, il reviendrait au même d'augmenter le volume des fours ou de réduire leur production. Mais il faut tenir compte des pertes de chaleur qui s'effectuent par les' parois. Or ces pertes sont à peu près proportionnelles, dans un temps donné, à la surface extérieure de l'appareil . Cette surface croit comme le carré des dimensions, c'est-à-diré moins vite que le volume, qui est proportionnel au cube : les pertes par les parois ont donc une importance relative d'autant plus grande que les fours sont plus petits et leur proportion plus faible'. En outre, la . dépense de combustible n'est pas la seule à considérer : il faut aussi songer aux frais de main-d'œuvre et de construction. Or si Ton compare les frais de construction d'un grand four à ceux d'un petit, on reconnaît que Taugmentation de dépense est loin d'être proportionnelle à l'augmentation du volume ; de même, le nombre d'ouvriers employés est loin de croître proportionnellement à la production du four. Par suite, nous pouvons poser cette deuxième règle :

Il y a avantage à employer des fours à grand volume et à forte production.

Cette règle sera vraie tant qu'on n'arrivera pas à des dimensions excessives et de nature à causer des difficultés pratiques ou à rendre la marche irrégulière.