À QA

^ = 0,365 ou 36,5 0/0.

Nous admettrons ce chiffre de 3ô,5 0/0 comme représentant la proportion des gaz du gueulard brûlés dans les récupérateurs.

12. Utilisation du gaz de haut fourneau pour le chauffage des chaudières.

— Nous avons vu que, par suite de l'emploi des gaz de haut fourneau pour chauffer les chaudières à vapeur, les métallurgistes du Pays de Galles étaient arrivés, au milieu du siècle dernier, à abaisser la consommation du coke de 4 tonnes à 3 tonnes par tonne de fonte fabriquée.

L'application de ce procédé est aujourd'hui générale, et il est intéressant de connaître quelle est l'utilisation des calories dégagées dans la combustion sous les chaudières du gaz de haut fourneau. Il y a, en effet, dés pertes de chaleur dues non seulement au rayonne-

ment, mais encore à ce fait que les gaz, d'une part, ne sont pas complètement brûlés, et, d'autre part, quand ils sont brûlés, sortent à la cheminée à une température souvent élevée.

13. Quantité de vapeur qui peut être produite par la combustion du gaz.

— Appelons utilisation en vapeur ou rendement en vapeur dune chaudière le rapport entre r énergie interne de la vapeur produite par la combustion de 1 kilogramme d'un certain cornbustible et le nombre de calories dégagées par cette combustion.

D'après M. Witz( 1 ), ce rendement en marche industrielle ne dépasse pas 60 0/0 avec les meilleurs combustibles dans des installations bien étudiées et bien surveillées.

Si le rendement de 60 0/0 ne peut être obtenu dans ces chaudières qu'avec des conditions de surveillance et d'entretien aussi sérieuses, il n'est pas possible d'admettre que, dans celles où le gaz de haut fourneau est employé comme combustible, il atteindra même cç chiffre.

En effet, le gaz de haut fourneau est souvent chargé d'humidité ; il est parfois de si faible puissance calorifique que son inflammation est difficile et occasionne par suite de grandes pertes par non-combustion; il entraîne avec lui des poussières mauvaises conductrices qui réduisent rapidement le rendement thermique. Il est donc infiniment probable qu'avec ce combustible le rendement oscille entre le chiffre de 33 0/0 indiqué parM.»Lencauchez et celui de 45 0/0 donné par M. Greiner et par M. Bauermann. Nous prendrons pour la valeur de ce rendement 40 0/0.

// conduit à une production de 0^,74 de vapeur à 4 ou 5 kilogrammes de pression par mètre cube de gaz à 900 calories brûlé au foyer, soit 1 kilogramme de vapeur pour l m3 ,35 de gaz. . . .

En effet, l'énergie interne de la vapeur d'eau saturée sous la pression de 4 kg ,5 par centimètre Ca*ré (t = 147°,088 C.) a pour expression :

U = q + p = chaleur du liquide -f chaleur interne de vaporisation, U = 148,475 + 459,053 = 607,528.

Si x est le nombre de kilogrammes de vapeur produits par la combustion de 1 mètre cube (1*250) de gaz de haut fourneau, on a

14. Quantité de gaz nécessaire pour produire le cheval-heure effectif. —

Nous venons de déterminer quelle quantité de vapeur peut être produite par le gaz. Il est utile de rechercher maintenant quelle est la quantité de vapeur et, par suite, la quantité de gaz nécessaire pour fournir le cheval-heure effectif.

Il résulte de nombreux essais de machines à vapeur qu'il faut compter sur une dépense de 6 te ,5 de vapeur à 4 ou 5 kilogrammes de pression par cheval-heure indiqué, lorsque la machine fonctionne en vapeur saturée ; cette dépense s'abaisse à 4 k *,9 pour la marche en vapeur. surchauffée.

Mais il ne faut pas compter sur de tels résultats en marche industrielle! En particulier, pour la marche en vapeur saturée, la dépense par cheval-heure indiqué ne sera pas inférieure à 7 k *,5.

(*) Witz, Eclairage électrique, 4 janvier 1902.

Si nous tenons compte de l'état de fini dans lequel une machine se trouve au moment des essais, il est bien certain que Ton peut admettre pour cette machine un rendement mécanique de 85 à 90 0/0.

Mais après usage, même dans des conditions d'excellent entretien, il ne faut pas espérer obtenir plus de 80 0/0.

La consommation de vapeur par cheval-heure effectif est donc, en marche industrielle et pour un fonctionnement en vapeur saturée,

Si Ton tient compte des pertes aux joints, des condensations dans les tuyaux, on arrive à une dépense de 10 kilogrammes par cheval-heure effectif, pour une machine alimentée avec de la vapeur saturée à 4 ou 5 kilogrammes de pression. Le résultat est à peu près le même pour les machines fonctionnant à 7 ou 8 kilogrammes de pression.

Or, nous avons vu qu'il faut l* 3 ^ de gaz pour produire 1 kilogramme de vapeur à 4 ou 5 kilogrammes de pression.

11 faut donc compter ici une dépense de

1,35 x 10 = 13 mS ,5 on approximativement 14 mètres cubes de gaz

par cheval-heure effectif.

M. Dutreux pense qu'on atteint 15 mètres cubes; M. de Mocomble, 18 mètres cubes; M. Greiner, 22 mètres cubes.

15. Rendement thermique total de la chaudière, des conduites et de la machine. — Ces considérations nous conduisent à la valeur suivante du rendement thermique total de la chaudière, des conduites et de la machine.

75x3600 KÛA/A

14x900x424 = 5 - 20/0enVlrOn '

Le rendement thermique total de la chaudière, des conduites et de la machine n'est pas supérieur à 5,2 0/0.

16. Rendement des machines soufflantes. — Voyons maintenant quel est le rendement des machines soufflantes..

Sans entrer dans la description de ces machines, nous pouvons dire qu'elles ont subi de notables perfectionnements au cours de ces dernières années. Presque toutes sont maintenant actionnées directement par les moteurs.

Soit V le volume d'air comprimé à une température constante sous la pression II pendant une seconde, et soit P la puissance nécessaire pour effectuer cette transformation- Théoriquement cette puissance est égale au travail effectué pendant une seconde sur le piston de la machine motrice. C'est ce qu'on exprime en disant que, théoriquement, la puissance développée sur le piston de la machine motrice devrait être récupérée en air refoulé.

En réalité, une pareille égalité n'a pas lieu :

1° A cause des frottements des divers opganes de la machine motrice et de la pompe de refoulement de l'air ;

2° A cause de la chaleur développée dans la compression de l'air ;

3* Par suite du volume d'air non expulsé du cylindre du compresseur, volume d'air résiduel qui oblige à comprimer en réalité un volume d'air supérieur à V ou à donner au cylindre soufflant un volume supérieur à V.

D'après des renseignements fournis par la Société Gockerill en 1904, M. de Mocomble admet que le rapport entre la puissance développée pour comprimer un volume Y d'air à la pression n et la puissance développée sur le piston de la machine motrice ou puissance indiquée est égal à 0,60. D autre part, on admet que le volume d'air sous la pression II débité aux tuyères pendant un certain temps est les 85 0/0 du volume 'd'air sous la pression II fourni réellement par la soufflerie dans le même temps.

On peut donc dire que le rapport de la puissance développée pour débiter aux tuyères sous la pression n un volume d'air égal à 0,85V & la puissance indiquée de la machine motrice ou le rendement de t ensemble de la machine soufflante (moteur et soufflerie) entre vent soufflé aux tuyères et puissance indiquée de la machine motrice^ est égal à

Or la puissance nécessaire pour comprimer 1 mètre cube de vent à la pression de

30 centimètres de mercure est de 50 chevaux indiqués. La machine à vapeur devra donc

fournir

— = 100 chevaux indiqués.

Nous avons estimé à 14 mètres cubes la dépense de gaz de haut fourneau par cheval-heure effectif dans le système chaudières et machines à vapeur; nous avons, de plus, pris égal à 0,80 le rendement mécanique de la machine. La dépense de gaz de haut fourneau par chevalheure indiqué est donc

0,80 X 14 = U m3 ,2 par cheval-heure indiqué.

Il faudra dont brûler sous la chaudière

11,2 X 100 = 1120 mètres cubes de gaz à 900 calories,

pour souffler par seconde dans le haut fourneau 1 mètre cube d'air à la pression de 30 centimètres de mercure.

La puissance de la soufflerie d'un haut fourneau consommant 100 tonnes de coke devra être telle qu'elle puisse fournir aux tuyères 3.500 mètres cubes d'air par tonne de coke, ce qui donne par seconde

= 4 B,8 ,05 d'air par seconde.

Ces 4 m3 ,05 correspondent h une puissance de 405 chevaux indiqués (325 chevaux effectifs) ou à une consommation horaire de

11,2 x 405 = 4536 mètres cubes de gaz de haut fourneau.

Par suite des pertes dans les conduites, la machine soufflante devra réellement fournir

- 1 -- = 4 mS ,76 d'air environ.

U,oo

17. Bilan d'un haut fourneau avec soufflantes à vapeur quand on -n'épure pas les gaz avant leur entrée aux Cowper. — Voici le bilan du haut fourneau en* prenant les utilisations des gaz admises jusqu'ici. - '