SI

£n partant des bases qui précèdent, on arrive aux résul-* tats compris dans les tableaux que nous venons de présenter avec détails.

Les nombres calculés à leur partie inférieure, Tout été en admettant qu'on brûle le gaz obtenu en traitant Tair sec par un excès de cbarbon.

Tous les nombres quMls contiennent ont été calculés de la même manière , en admettant que la quantité d'air introduite dans le baut fourneau, par minute, était de 7"**'*,o6o pour Clerval, et 9™'*^,8i pour Audincourt.

Les nombres qui représentent les températures de combustion dans les deux tableaux sont évidemment au-dessous de la réalité , puisqu'on les a obtenus en supposant cjne la température initiale du gaz et celle de Tair comburant étaient égales à zéro. A la quantité de cbaleur déve« loppée par la combustion , il faudrait pouvoir ajouter celle que le gaz contient à Tétat de calorique sensible.

Conclusions.

On peut déduire des deux tableaux qui précèdent les Conséquences suivantes :

i^. La quantité de chaleur que le gaz peut produire en l>rùlant, augmente rapidement à mesure qu on descend dans le fourneau. Elle atteint son maximum à une petite auteur au-dessus du grand ventre pour diminuer ensuite ^ès -notablement dans les régions inférieures du fourneau;

Q?m La température de combustion augmente rapidement

descendant , surtout dans les fourneaux où Ton emploie ^u bois en nature , résultat qu on doit attribuer à la grande {proportion de vapeur d'eau contenue dans les gaz jusqu'à Vme certaine distance du gueulard. Cette température de- "Vient sensiblement constante lorsqu'on s'approcbe des étalages ;

3®. La température de la fusion de la fonte étant évaluée, d'après M. Pouillet, à 1,200 degrés, il est évident

qû^oû doit arriver à la produire par la combustion des g^z pris à une certaine profondeur, surtout si l'on emploie de l'air chaud , et si l'appareil est disposé de manière à con- .«erver aux gaz une parlie de la chaleur sensible qu'ils ont en sortant du fourneau*

. Il est hors de doute que la soustraction totale ou partielle du gaz, à diverses hauteurs du fourneau, doit avoir une influence marquée sur son allure. Les résultats des analyses ont fait voir le rôle que joue le courant de gaz qui traverse le fourneau dans la réduction des minerais. Sa chaleur sensible sert à élever progressivement la température des charbons et des minerais, et à chasser l'eau combinée à l'oxyde de fer et aux gangues. A mesure qu'on augmentera la proportion du gaz extrait du fourneau à telle ou telle profondeur, il est évident que sa composition se modifiera et se rapprochera plus ou moins de celle des gaz du gueulard. A la limite, il est clair qu'on arriverait là réduire la hauteur du fourneau de toute la distance de la prise de gaz au gueulard.

Il sera probablement préférable d'employer dans le fourneau des minerais déshydratés par le grillage, et de prendre la totalité du gaz près du gueulard. La température nécessaire pour chasser l'eau de l'hydroxyde de fer est d'environ 3oo degrés , et la quantité de chaleur employée ne serait qu'une faible fraction de la chaleur de combustion totale (i).

Nous pouvons maintenant essayer de comparer la quan-

(i) On peut calculer Tinflueiice que Texpulsion de Teau doit avoir sur U température du courant de gaz qui traverse le fourneau.

lO. A Clerval , à une profondeur de a™,67, le volume du gaz sec qui traverse cette section dans une minute est de 9™'^y64 pesant 12^,677.

La chaleur spécifique moyenne du gaz sec 0,275

Quantité de chaleur nécessaire pour élever de i degré la température du gaz. 3; 486

On consomme par minute :

ti té de chaleur développée par le gaz des hauts foumeatnc SL^ec celle qui serait donnée par la houille employée pour Jepuddlage de toute la fonte produite (i). Mais pour pouvoir faire cette comparaison d'une manière exacte, U fsiudrait que la température de combustion fût la même dans les deux cas. La quantité absolue de chaleur produite

3^, 19 charbon y qui renferment eau hygrométrique o, 170

5^,645 minerais, qui renferment eau combinée 0.706

Total ^h^'/i

En prenant le nombre 55o pour le calorique latent de vaporisation de 1 ""«au , on trouve que l'abaissement de température , provenant do cette cause ^eulOySera

La quantité de chaleur 0,876 x 55o = 4^2 , c'est-à-Klire 7^ de la chaleur t.otale de combustion du gaz.

30. Pour le haut fourneau d'Audincourt, on a vu que la carbonisation du l>ois et la calcination des minerais s'opéraient à la même hauteur dans le fourneau. On peut admettre , et ce nombre est probablement un minimum, <|ue la<:haleur latente des produits de la distillation est égale à celle de ta vapeur d'eau. Si l'on part de cette donnée, on trouve :

Le volume de gaz sec, à 4™i33 de profondeur, est de i3'"*<^,8/| pesant

Quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 degré les 1 3™'<^,84. 4 »87i On consomme par minute :

kil

2^,2 charbon renfermant eau hygrométrique 0,170

2*^,3 de bois rendant 25 pour 100 de charbon, et

donnant, eau et matières volatiles >}7^^

7'',36o minerais contenant, eau o>7»4

Total 2 , 609

L'abaissement de température du courant de gaz causé par l'absorption

de chaleur latente sera , d'après ce qui précède , = 294".

L'abaissement réel de température dans les deux cas est beaucoup plus considérable, puisque les minerais et les charbons s'emparent d'une certaine quantité de chaleur pour se mettre en équilibre avec le courant.

(i) Dans 4es fours à puddler on brûle en général 1 10 de houille pour obtenir 100 de fer puddlé brut. L'opération du puddiage s'exécute à la fois sur 190 kilogrammes fonte, qui produisent 175 kilogrammes de fer puddlé. Elle dure une heure un quart. En vingt-quatre heures, un four à puddler ordinaire consommerait 3,648 kilogrammes fonte, et produirait 3,356 kilogrammes

n'est pas le seul élément à considérer dans les fours im puddler , et en général dans tous les fours à réverbère , oit il faut arriver à produire un certain degré de température déterminé par la fusion ou le ramollissement d'un métal^ Il est évident qu'on parviendra d^ autant plus vile au r^ sultat cherché, que la différence entre cette températu^ limite et celle de la combustion sera plus grande. La qûa-^ ti té de chaleur utilisée, ou, si l'on veut, celle qui estprv^ par la matière à échauffer au courant gazeux, sera, tou ^ choses égales d'ailleurs, une fraction d'autant plus coa dérable de la chaleur totale du courant, que celte diffère entre les deux températures sera plus forte. Dans tous ces appareils, la consommation en combustible exprimée co calories et rapportée à une quantité constante de mêlai fabri({ué, diminuera à mesure que la température de combustion s'élèvera.

Dans les fours à puddler ordinaires , on n*a d'autre moyen pour faire varier la température de combustion que d'augmenter ou de diminuer le tirage et la charge de la grille. Dans les fours à gaz, en faisant varier la profondeur à laquelle on enlèvera le gaz du fourneau et la température de l'air lancé par les buses, on parviendra au degré de chaleur convenable.

Si l'on veut conserver aux fourneaux un roulement ré-

fer en massiaux. On consomme dans chaque opération 192^,5 de hoaille* par minute a*', 55. Admettons que chaque kilogramme produise 6,000 calories, la chaleur développée dans le four à puddler par minute sera i5)3oo calories. Les gaz du fourneau d'Audincourt, pris à ^"^,33, donnent daoslo même temps 14,990. La production moyenne du fourneau (du i*' au )Soetobre) a été 3,23o kilogrammes, nombre un peu inférieur à celui qui indique la consommation du four à puddler.

A Clerval, la production moyenne du fourneau a été par jour 2,039^®" grammes de fonte, dont le puddlage exigerait 2,o63 kilogrammes debooine et par minute i^^/iS , nombre qui correspond à 8,480 calories.

Les gaz du haut fourneau , pris à 4 mètres de profondeur, donneot eo brtklant 9,4^4 calories.

On n'a tenu compte dans ces calculs, ni de la chaleur propre dugn» de celle apportée par Tair destiné à la combustion.

^lier et économique , je crois qu'il faut peu éloigner les prises de gaz du gueulard, cl suppléer, dans ce cas, à la moindre proportion de rombusliblc par un plus grand §chauffcment de Tair. J.'apparcil pour le chauflage de i'air est disposé à la suite du four à puddlcr. On peut, lu reste, utiliser toute la chaleur de combustion produite par le gaz, puisqu'il n'est pas nécessaire d'établir de tirage.

En terminant ce travail, je vais examiner s'il n'y aurait pas avantage pour les arts métallurgiques à généraliser le procédé suivi pour la combustion des gaz des hauts fourneaux, et à substituer, dans la plupart des cas où Ton se sert de fours à réverbère, la combustion d'un gaz à celle d'un solide , comme moyeu calorifique.

Nous avons trouvé que la combustion du charbon par de l'air en excès à zéro produisait une température de 2,23a degrés.

Âvec de l'air à 3oo degrés , la température de combustion serait 2,5 1 8 degrés.

Ces températures peuvent être considérées comme la limite de celles produites dans les foyers métallurgiques. Le fer malléable et la porcelaine se liquéfient , comme on l'a vu 5 dans l'espace où l'on approche de ce degré de chaleur; mais ce maximum n'a lieu que dans une étendue très-faible. La conversion de l'acide carbonique en oxyde de carbone abaisse presque instantanément la température du courant.

Supposons qu'on place le charbon sur la grille d'un four à réverbère, et qu'on alimente la combustion par un courant d'air forcé introduit sous la grille. Si le charbon est en couche épaisse, le résultat de la réaction sera de l'oxyde de carbone. Le lieu du maximum sera à une petite hauteur au-dessus de la grille , et le courant de gaz sortant du foyer n'aura comparativement qu'une température peu élevée. Si , au contraire, le combustible est en couche mince , il ne se formera que de l'acide carbonique , mais on empêchera

diiTicilement le mélange d'un excès d'air avec le produit dt la Gibinbustion , si Ton évite la production de Toxyde d( carbone. L'excès de charbon ou l'excès d'air tendent également à abaisser la température du courant.

Mais si la grille est chargée d'une hauteur de charbon suffisante pour transformer tout l'oxygène de l'air en oxyde de carbone , et si , en même temps , on brûle le courant d< gaz produit par l'air injecté à la fois par plusieurs orifices il est évident qu'on arrivera à développer dans cette combustion la température produite par la formation de Tacid carbonique, au moyen de l'air et du charbon, si toutefoi l'appareil est disposé de manière que le mélange d'oxyd de carbone et d'azote ne perde pas de sa chaleur sensibl en arrivant sur l'aire où la combustion doit s'opérer. O: voit aussi que le lieu du maximum ne sera pas restreint un petit espace, comme dans les fourneaux à cuve.

Toutes les conditions que je viens de signaler me paraissent faciles à réaliser dans la pratique.

La figure ci-dessous représente la coupe longitudinale d'un four établi d'après ces principes.

Le vent froid , destiné à la pruduclion du gaz oxyde de crarbone, arrive dans la chambre A, à double porte, sous une tension supérieure à la pression atmosphérique. L'air raverserait toute l'épaisseur du combustible placé dans le :£burneau cylindrique M, et produirait successivement de l'acide carbonique , puis de l'oxyde de carbone : un ram- 2^ant amène le gaz devant les tuyères qui projettent de S.'air chauffé et brûlent complètement le gaz dans l'intervalle crf, placé un peu en avant de la sole du four. Le ^^::oml>ustible peut être introduit dans le cubilot par un distributeur mécanique ou par une trémie à double registre E. ^Knfin , un ouvrier peut séjourner dans la chambre A pour décrasser la grille, etc.

J'ai indiqué à la suite du four à puddler l'appareil •destiné au chauffage de l'air qui serait projeté par les tuyères t.

Au lieu d'employer de F air seulement pour produire le^ §az, il serait, je crois, préférable d'introduire en même temps une certaine quantité de vapeur d'eau par une ou deux ouvertures placées immédiatement au-dessus de la grille. La vapeur d'eau, comme nous l'avons vu plus haut, produit sur le charbon incandescent le même effet que l'acide carbonique, et son emploi permettra de diminuer, autant qu'on le voudra , la température de combustion du charbon au-dessus de la grille dans le foyer M, et par conséquent la température des gaz qui s'échappent par le l'ampant. Mais en même temps on augmentera pmportionnellement le volume des gaz combustibles dans le Hiélange gazeux , puisque le produit de la réaction de la Vapeur d'eau sur un excès de charbon est un mélange d'hydrogène et d'oxyde de carbone.

Le gaz produit par l'air et le carbone en excès a pour <X3mposition :

Azote 65,57

dont la température de combusiion est i ,807 degrés, en le supposant à la température zéro.

Le gaz produit par le charbon et la vapeur d'eau a pour composition :

Oxyde de carbone o,5o

Hydrogène o , 5o

Il exige pour sa combustion complète o*^S5o d'oxygène

ou ^^^^,4^0 d'air, et sa température de combustion, calcu

lée comme plus haut, serait 2,66a degrés, en le supposant k zéro et le brûlant par de Fair également à zéro.

La présence des gaz provenant de la vapeur d'eau dans h

mélange tendra donc à élever la température de combus

tion.

Pendant le séjour que j'ai fait à Audincourt, M. Jean

^maire a bien voulu m' autoriser à tenter quelcpies essais^ dans ce sens. M. Page, ancien élève de l'école des mineur^^ de Saint-Étienne, qui venait d'étudier le puddlage au gaz a Vasseralfingen , m'a été d'un très-grand secours pour 1» construction et la conduite des petits fours d'essai, et j^ lui en fais ici tous mes remerciments.

Le petit four à puddler que nous avons fait établir n a-* vait que i"", 5 o de longueur de sole sur o"*, 60 de largeur devant la porte. Le gaz combustible arrivait par une fent^ large de o"^,o27, et dont la longueur occupait la iargeuS" du four. L'air pour la combustion du gaz était pris dans 1^ porte-vent du fourneau, et arrivait dans une caisse en tùl^ placée immédiatement à F arrière de la fente ^ et qui lançai l'air par un grand nombre de trous sur toute sa longueur* ^ La combustion du gaz était complète à o™, 10 ou 0°*, 1 5 e»^avant de la fente.

Nous avons essayé d'abord de produire un gaz combus — tible en n'employant que de la vapeur d'eau et du charbo» - Dans la cheminée du four à puddler, on avait placé un cy —

iîndre vertical en fowle de 2"*,5o de hauteur sur o™,25 de c2.iamètre, qui communiquait par sa base inférieure avec la Oente destinée à la sortie du gaz , au moyen d'un conduit en briques ménagé dans la maçonnerie. Le haut du cylindre ^tait disposé de manière à pouvoir y introduire à volonté ^u charbon, de Teau liquide en filet ou de la vapeur <d'eau.

Le cylindre étant rempli de charbon , on a commencé ^ar le faire rougir en brûlant du bois sur la sole du petit :ibur, puis on introduisait Teau en même temps qu^on ^nnait un peu d*air dans la caisse à vent.

Lorsqu'on introduisait deFeau en filet mince, on obtenait immédiatement un assez fort courant de gaz inflammable, mais la proportion en diminuait progressivement , bien que la quantité d'eau introduite restât la même. Il passait évidemment, à travers le cylindre, une grande quantité d'eau non décomposée.

En substituant à Feau liquide de la vapeur à la température de loo degrés, on obtenait dans les premiers instants Un dégagement très-abondant de gaz inflammable qui produisait une flamme intense devant la caisse à vent ] mais bientôt le courant diminuait d'intensité et le gaz s'éteignait spontanément après quelques minutes, bien que le cylindre de fonte restât constamment rouge.

L'explication de ces faits me semble résulter des indications que j'ai données plus haut sur Faction calorifique produite par la décomposition de la vapeur d'eau au contact du charbon; il y a absorption d'une grande quantité cle chaleur latente , et par conséquent refroidissement du charbon et du vase dans lequel on opère. Dans les expériences que je viens de citer, il est évident que la quantité fie chaleur rendue latente par la décomposition de la vapeur ^'eau n'était pas restituée assez promptement au charbon «n raison dû peu de conductibilité de cette matière et du cylindre en fonte. La proportion de chaleur rendue latente

est plus du tiers de celle développée par la combustion du gaz produit (i).

En lançant sur le charbon de la vapeur d'eau, préalablement chauffée dans des tuyaux jusqu^à 4oo et 5oo degrés, et en augmentant la longueur de la colonne de char— bon traversée , on serait peut-être arrivé à des résultats^ satisfaisants.

Nous avons ensuite cherché à utiliser le gaz produit par la réaction de l'air sur le charbon en excès. Nous n'avions pas pu disposer l'appareil de combustion comme l'indique la figure placée plus haut (p. 4^2 ) 5 le générateur était placé à l'arrière du four, et le mélange d'oxyde de carbone et d'azote produit dans cet appareil traversait le cylindre en fonte dans la cheminée du four à puddler, pour arriver à l'orifice de sortie. L'air destiné à la production du gaz arrivait directement dans le cendrier, et pénétrait dans le générateur par une fente latérale qui servait aussi aa passage des cendres du combustible.

Nous avons commencé par charger du charbon de bois dans le générateur, puis de la braise , et on a fini par l'alimenter uniquement avec du fraisil de halle et de la poussière de charbon. Dans tous les cas, on a produit constamment la quantité de gaz nécessaire pour porter au blanc la température du four à réverbère et pour y fondre la fonte. Quand on employait du fraisil chargé de matières terreuses, il fallait arrêter le vent de temps en temps pour nettoyer la fente placée au bas du générateur, qui s'obstruait par des scories <^t qui ne laissait plus passer assez d'air.

En faisant arriver à la fois dans le cendrier du généra^ teur de l'air et de la vapeur d'eau, on produit, comme

(i) i^jOS de charbon produisent 7,858 unités de chaleur par leur comhustion dans l'air; par l'action de la vapeur d*eau, ils donnent 3 mètres cubes d'oxyde de carbone et 2 mètres cubes d'hydrogène , dont la combustion totale produit 12,620 unités de chaleur. Il y aura donc absorption de /|,G62 unités de chaleur dans la décomposition de la vapeur d'eau correspondante à i'<,o8 de charbon.

clans les cas précédents, un courant de gaz suffisant poor^ maintenir au blanc le petit four à puddler. Les cendres du combustible ne fondent plus , et arrivent beaucoup plus facilement dans le cendrier.

Le temps ne m'a pas permis de continuer ces essais et d^en comparer les résultats économiques. Ceux que je viens de décrire ont été faits à la hâte; le petit four à puddler et tous les appareils nécessaires ont été établis en deux jours, n serait, je pense, très-facile de monter un four d'essai, où l'on éviterait les inconvénients que j'ai indiqués et qui tiennent à la rapidité aveciaquelle ces essais ont été faits.

crois cependant pouvoir en tirer celte conséquence : ^^ec toute espèce de combustibles , même avec ceux très- CîTiargés de matières terreuses, on peut arriver à produire, I>sir l'emploi simultané de l'air et de la vapeur d'eau, un S'^z dont la combustion par de l'air cbaud donnera les ^«mpéralures les plus élevées dont on ait besoin dans la *^CMétallurgie du fer.

Les anthracites comme les houilles sèches et terreuses se- ^■^ient brûlées avec avantage par ce procédé : dans ce dernier ^^s, on brûlerait avec l'oxyde de carbone et l'hydrogène ï> provenant de la base du générateur toutes les matières voutiles que dégagent les houilles à la distillation.

Les indications que je viens de présenter sont, sans ^ioute, encore fort incomplètes. J'espère pourtant qu'elles ^t^ourront être de quelque utilité aux maîtres de forges en -^^s engageant à répéter et à varier ces essais sur un sujet ^^"ui me parait d'une grande importance pour les progrès *>iturs de leur industrie.

Emploi des gaz des hauts fourneaux au coke.

On n'a commencé que depuis peu d'années à utiliser les flammes perdues des hauts fourneaux au coke. Le bas prix combustible employé dans la fabrication du fer à l'anglaise est sans doute la principale cause du relard qu'on a

rais à utiliser cette source de chaleur. Ou s'en sert maint nant dans quelques usines pour le chauffage des chaudièr à vapeur qui font mouvoir les souffleries, et je dois rappel à cette occasion que le chauffage des chaudières à vape était au nombre des usages des flammes perdues des ha^ fourneaux énumérés par M. Berthier dans l'important M moire qu'il a publié en i8i4 dans le Journal des Mines si la découverte de M. Aubertot.

Les conséquences naturelles du travail de M. Auberto ne se sont développées qu'avec lenteur, et c'est seulemen depuis quinze ans environ qu'elles ont acquis une véritabl importance. Aujourd'hui l'opinion publique est préoccupé* surtout de l'emploi des gaz des hauts fourneaux pour Fait nage de la fonte. On ne peut pas sérieusement contester et France à M. Faber Dufaur l'honneur qu'on lui accorde daoi toute l'Europe, d'avoir réalisé le premier cet importa» progrès dans l'art des forges (i). Ses procédés sont eni' ployés régulièrement aujourd'hui dans plusieurs usin^ françaises et étrangères, mais aucune application n'en avai été faite jusqu'ici au gaz des hauts fourneaux au coke M. Victor Frèrejean vient de combler cette lacune etd'ap pliquer avec beaucoup de succès la chaleur produite par 1 ( oinbustion des gaz de son haut fourneau à l'alimeuiatioi d'un four à réverbère de mazerie.

Le gaz est pris dans le haut fourneau à 3°^, 60 du gtieu lard, à l'aide de plusieurs ouvertures pratiquées sur h pourtour de la cuve et qui communiquent les unes avec te autres par un système de conduits rectangulaires entre aiXf de telle sorte qu'on puisse les nettoyer facilement. Le gii

(i) Les dates citées par M. Delesse, dans Texcellente description qu'il > donnée des procédés de M. Faber Dufaur {Annales des Mines, 4® sériet t.!» p. 4^3), prouvent que les premiers essais de ce célèbre métallurgiste datent de 1837. En i84o, les résultats pratiques qu'il avait obtenus étaient d^i connus de presque tous les métallurgistes et d'un grand nombre de matt>** <le forgea.

est amené sur le sol de l'usine par une conduite en lôle de o°',4o de diamètre.

Fi g, I.

Le four à gaz est construit comme l'indique la figure d-jointe représentée à Téchelle de o™,oi5 pour mètre, en plan /î^. I, et en coupe verticale et longitudinale fig. 2. Sa disposition diflère peu de celle des fours de Vasseralfingen, dont la description a été donnée par M. Delesse.

Fig. 2.

Le vent chaud pour la combustion des gaz est fourni par sept buses en lôle de o™,o4i de diamètre. A la suite du four, dans la cheminée, il y a deux appareils à air chaud : l'un

qui sert pour le haut fourneau , l'autre pour le four à gaz. La température de l'air pour le haut fourneau était de i85 degrés à sa sortie de l'appareil, et seulement de 126 degrés à la tuyère. La température de F air pour brûler les gaz , mesurée sur la caisse à vent placée à la partie antérieure du four, était de i4o degrés.

Les gaz , à leur sortie du haut fourneau, sont chauffés au rouge, puisque le verre plongé dans la conduite s'y ramollit; mais lorsqu'ils sont arrivés près du four, leur température s^est abaissée au-dessous du point de fusion de l'antimoine. Le zinc y fondait encore assez facilement. La température des gaz était donc comprise entre 36o et 43 2 degrés : nous admettrons 4oo degrés. Les gaz perdent au moins 200 degrés dans leur circulation à travers la conduite en tôle.

La disposition actuelle du four présente quelques inconvénients : on devrait pouvoir chauffer l'air pour la combustion des gaz à une température plus élevée que cdle qu'on obtient, et arriver à 25o ou 3oo degrés ; 2® il n'estpas convenable de faire dépendre l'appareil à air chaud du haut fourneau du roulement du four à gaz, à moins d'avoir, comme M. Frèrejean se propose de le faire, deux fours pouvant marcher indépendamment l'un de l'autre, afin que l'on ne soit pas obligé de souffler le haut fourneau auvent froid, lorsqu'il y aura des réparations à faire au four 5 3® au lieu de faire arriver le gaz par un des côtés du four, il serait, je croîs, 'préférable de l'introduire par une ouverture dont le centre serait dans Taxe du four, afin que le mélange du gaz et de l'air comburant puisse se faire d'une manière plus uniforme; 4*^ enfin , il serait convenable de réduire autant que possible la perte de chaleur qu'éprouvent les gaz en se rendant du haut fourneau au four, en entourant la conduite en tôle d'une enveloppe peu conductrice de la chaleur ou d'une maçonnerie.

Malgré ces imperfections dans la construction du four (jui a été considéré comme im simple four d'essai, on a

réussi, sans aucune difficulté, à mazcr la foute. On fond dans le four 4oo kilogrammes de fonte en six ou sept quarts d^heure ; pendant le dernier quart, on brasse la matière fondue avec des battilures, dont on jette deux ou trois pelletées sur la sole , et Ton y projette en même temps de l'air par la tuyère latérale pendant lo à 20 minutes, suivant la nature de la fonte; puis on fait la coulée. Le trou de coulée se trouve immédiatement au-dessous de la porte du four. Il est fermé avec un tampon d'argile dans Tintervalle de deux coulées.

En ai jours d'octobre et de novembre i843 , on a obtenu lans le four a gaz 77 , 744 kilogrammes de fonte mazée, avec un déchet de 6 à 7 pour 100. Les fontes sur lesquelles on a [>peré étaient des fontes très-grises.

Les résultats obtenus par M. Frèrejean sont d'une grande Importance pour les usines au coke, puisqu'ils prouvent qu'on peut non-seulement économiser le combustible euLployé jusqu'ici pour le mazéagedela fonte, mais encore réduire à 6 ou 7 pour loo le déchet qui s'élève à i3 ou i4 dans les fineries à l'anglaise.

En examinant la composition des gaz qu'on brûle dans le four, composition que donnent les expériences (20) et (21) relatées p. 348 , on se rend facilement raison de la haute température à laquelle on arrive par leur combustion , puisq[tt'ils contiennent près de 37 pour 100 de gaz combustibles, oxyde de carbone et hydrogène, proportion beaucoup plus considérable que celle contenue dans les gaz des fourneaux au charbon de bois , à la même hauteur dans la cuve.

La mise en feu du four à gaz pendant le dernier roulement du fourneau (i843) n'a amené aucun changement dans sa bonne allure. On peut donc en conclure que la soustraction du gaz à cette hauteur dans la cuve n'est pas nuisible au roulement du fourneau.

Cette conclusion est opposée à celle que j'avais présentée pour les hauts fourneaux au charbon de bois d'Audîncourt

et de Clerval , mais il est facile d'indiquer la raison de c différence. Dans les fourneaux au coke, la quantité de < bone, comparée à la quantité de fonte obtenue, étant d fois plus considérable que dans les fouraeaux au charl de bois , la proportion des gaz qui traversent le haut fo neau est, toutes choses ^ales d^ailleurs, deux fo'd | considérable dans un cas que dans l'autre. En soustraya h partir du grand ventre, dans un fourneau au coke, la m tié des gaz de la colonne ascendante , il en restera dans cuve , par rapport à un même poids de minerai , tout anti que dans un fourneau au charbon de bois. La compositit chimique des gaz à la base de la cuve est , comme on Ta r la même avec les deux combustibles , et leur chaleur prop est plus grande avec le coke qu'avec le charbon de boi Dans le cas de soustraction de la moitié du courant, k î base de la cuve , il est donc évident que réchauffement et! réduction du minerai s'eiïectueraient, dans le fourneau d coke , de la même manière que dans le fourneau au chailK de bois. Seulement les gaz, à leur sortie du fourneau par gueulard, seraient moins chauds et moins riches eu OT de carbone que dans le cas où la soustraction n'aurai lieu.

Je ne reviendrai pas ici sur le calcul de la tempé de combustion des gaz qu'on brûle duns le four à g^ déterminations , basées sur les mêmes données qu' que j'ai présentées plus haut au sujet des foum Clerval et d'Audincourt, ont été faites d'une mani plète pour terminer mon travail sur les foun Vienne et de Pont-l'Evêque, je dois me borner i qu'elles ont été présentées pages 376 et suivant jouterais rien en les reproduisant aux conséqu est possible d'en tirer et qui se trouvent acco0 tous les détails désirables.

Recherches sur la production et l'emploi des gaz combustibles dans les arts métallurgiques. ( Premier Mémoire. )

L'application de la chaleur produite par la combustion les gaz des hauts fourneaux à la fabrication du fer dans les xmvs à réverbère , a conduit naturellement à rechercher s'il "X^j aurait pas avantage , dans un grand nombre de cas , à substituer la combustion d'un gaz à celle d'un solide. La lolucioo de cette c[U€stion présente de l'importance. On :^nçoit, en effet, qu'on puisse arriver à produire, au i^oyen de combustibles ^ mauvaise qualité, ayant peu de lébouchés etde valeur, des gaz susceptibles de développer, 301 brûlant , des températures très*élevées ; en second lieu , U nature des procédés employés à effectuer cette combustion permettrait peut-être d'utiliser, dans l'appareil métallur-* ^que , une plus grande proportion de la chaleur produite , et partant de réaliser une économie correspondante sur le combustible consommé.

Nous devons aux métallurgistes allemands , qui ont déjà fait Caire de si grands progrès à la question de l'emploi des gaz des hauts fourneaux au travail de fer, quelques indications sur ce sujet. M. Karsten (Handbuch der eisenhuUenhunde^ tome III, page 373) fait remarquer que la meilleure manière de brûler les combustibles dans les fours à réverbère doit consister à les transformer le plus complètement liossible en oxyde de carbone , et à brûler ensuite ce gaz par de l'air chaud. M. Faber-Dufaur s'est aussi occupé de recherches à ce sujet , mais il n'a pas fait connaître jusqu'à

présent les appareils ({u'il a employés et les résultats obt(^ nus (i).

Je me suis occupé du même sujet, et j'ai déjà indiq\i (page 456) quelques résultats obtenus, en i84ij à l'usiu, d'Audîncourt, de l'emploi des menus charbons pourpré, parer des gaz combustibles au moyen d'un courant d'air forcé seul ou mélangé de vapeur d'eau. Ces premiers essais m'avaient conduit à cette conclusion, qu'on pourrait obtenir avec des combustibles de mauvaise qualité, tels que les bouilles sèches et terreuses, et les anthracites, des gaz susceptibles de développer, en brûlant. les températures les plus élevées dont on ait besoin dans la métallurgie du fer

M. le sous-secrétaire d'État des travaux publics appréciant l'utilité de recherches spéciales sur ce sujet, a affecté un crédit à leur exécution, et a bien voulu m'en confier la direction. Ce Mémoire renferme les premiers résultats obtenus pendant le temps qu'il m'a été possible de consacrer à ces essais dans le courant de l'automne dernier. lia ont été entrepris dans l'usine d'Audincourt (Doubs) o4 i j'ai trouvé de grandes facilités pour leur exécation. ' concours de l'habile directeur de la compagnie, M, JeaB-

(i) Voyeg le Mémoire de M. Delesse, Annales des Mines, 4" sérient.!) p. 474.

(a) M. Péclet, dans la deuxième édition de son Traité de la Chaleur, t.Ii p. 281 , attribue ces premiers essais à MM. Thomas et Laurens, et annonce qu'ils ont été conduits à convertir d'abord les combustibles en oxyde de carbone, pour les brûler par des procédés analogues à ceux dont ils se seryent pour la combustion des gaz des hauts fourneaux. D'après les détail* donnés par M. Péclet, dont l'ouvrage vient de paraître, les moyens employé* par MM. Thomas et Laurens pour transformer les combustibles en gaz,iB0 paraissent se rapprocher beaucoup de ceux que j'ai moi-même indiqué Pour établir la priorité de mes recherches , je me contenterai de faire remarquer que mes résultats ont été consignés dans un Mémoire présenté à V Académie des Sciences ^ le 24 janvier 1842, et inséré par extrait dane h Compte rendu de la séance, ainsi que dans le Rapport fait sur ce Mémoire par M. Chevreul, le 28 mars suivant, sans qu'aucune réclamation ait ^ adressée à ce sujet à l'Académie. \

/maire, ancien élève de l'Ecole Polytechnique, dont on a eil /•écemment à déplorer la perte, m'a été d'une bien grande atilité et m'a permis d'ajouter quelques résultats pratiques lux données théoriques que j'avais surtout mission de •ecueillir.

Les expériences qui font le sujet de ce premier travail »iit eu spécialement pour objet l'examen et l'emploi des az produits par des combustibles d'origine végétale, le harbon de bois, le bois et la tourbe. Je me suis proposé ►articulièreraent de déterminer les conditions dans les- [uelles les gaz produits sont le plus riches en principes ombu&tibles , et l'influence des divers agents de combusion, comme l'air et la vapeur d'eau, sur la composition le ces gaz. Je décrirai successivement les appareils et les Procédés employés dans chaque cas , soit pour produire le Saz, soit pour l'utiliser^ enfin j'examinerai en dernier lieu juelles conséquences on peut déjà tirer de mes résultats t^lativement à la substitution des combustibles gazeux aux ^mbastibles solides.

'Je n*ai pas besoin d'entrer ici dans de nouveaux détails ^ur les procédés suivis pour recueillir et analyser les gaz produits. Ces procédés sont identiquement les mêmes que 2enx que j*ai décrits précédemment et appliqués à l'examen ies gaz des hauts fourneaux; ce sont ceux encore qu'on verra plus loin appliqués à l'analyse des gaz des feux d'af* finerie.

Données pratiques.

Dans les premiers essais faits, en i84i^ à AudincoUrt, le générateur de gaz que nous avions employé, et dans lequel l'air s'introduisait par une fente placée à la partie inférieure, présentait quelques inconvénients que j'avais signalés et dont le principal consistait dans l'obstruction de la voie d'air par les cendres du combustible à demi fondues. J'avais proposé , pour remplacer cet appareil , un fourneau II. 3o

prismatique rectangulaire terminé à la partie inférieure par une grille qui communiquait avec une chambre à double porte dans laquelle arrivait un courant d'air forcé. J'ai renoncé à la construction de ce générateur, qui aurait exigé des frais d'établissement assez considérables : Temploi d'une grille aurait aussi présenté des inconvénients lorsqu'on aurait eu à brûler des combustibles en menu.

Je me suis arrêté à établir comme générateur de gaz l'appareil représenté ci-dessous dont la forme intérieure ott semblable à celle d'un haut fourneau. Les dimensions principales sont indiquées par le dessin qui est à l'écbelle de 0,0 1 pour mètre : le fourneau à l'extérieur présente l'aspect d'un prisme carré en briques dont les arêtes verticales sont maintenues par des armures en fonte reliées ensemble par des plaques qui forment les deux bases du prisme.

Fig. I.

La fig, 1 représente une coupe de l'appareil par un plan horizontal passant par Taxe.

La fig* 2 donne le plan à la hauteur du ventre de la cuve.

La fig. 3 est une coupe en travers par un plan passant par la ligne GH de la /î^. a.

L'air y était lancé à la température ordinaire par deux tuyères opposées l'une à l'autre, dont la section était la même que celle des tuyères employées dans les feux d'affinerie. Le diamètre des buses était aussi le même que pour les feux d'affinerie (o"*,oa5).

' On chargeait le combustible dans un cylindre en fonte C ayant le diamètre du gueulard et s' enfonçant dans la cuve de i"*,3o-, c'est entre les parois extérieures de ce cylindre et celles de la cuve que se rassemblent les gaz qui sortent par le tuyau T , pour se rendre dans le four à réverbère où leur combustion doit s'opérer. Le conduit V, tel qu'il est indiqué sur le dessin , communique avec des corps en fonte destinés à prendre le gaz du haut fourneau concurremment ayéc celui du générateur; mais ee dernier nous a fourni seul les gaz combustibles employés dans nos expériences. Le gaz passait ensuite dans le cylindre en fonte X , autour duquel circule la flamme du four, puis il arrive à la partie antérieure du four à réverbère par un conduit en fonte Y ayant la forme d'un tronc de pyramide quadr angulaire aplatie dont la grande base est tournée vers le haut et occupe o",70, c'est-à-dire toute la largeur du four.

L'air comburant s'échauflfe à la flamme perdue du four dans une série de tuyaux aaa, puis se rend par le tuyau 6, recouvert d'un lut mauvais conducteur du caloriqué , dans la caisse à vent S. L'air est projeté sur le gaz par deux rangées d'orifices dont chacune présente quinze ouvertures de o"',oi35 de diamètre. Un registre à glissoir est placé sur le tuyau vertical dont d est la projection et sert à régler la quantité d'air introduit. La combustion du gaz s'opère dans l'espace A , puis il passe successivement sur la sole du four,

antour des tuyaux d^air chaud a, et dans le four C destiné h réchaufler le gaz qui traverse le tuyau X ; il s'échappe au dehors par une cheminée qui n'est pas indiquée sur le dessin, mais dont la hauteur n'est que 2"',59 sur o"*,3o de côté à la section intérieure.

Le four à réverbère à gaz dont je viens de donner une description succincte a été exécuté sur les dessins de M. Page, ingénieur de la compagnie d'Audincourt , dont la coopération m'a été fort utile dans les essais en grand dont je vais rendre compte. Je lui en fais tous mes remerciments. Je n'insisterai pas ici sur les détails de construction du four qui est entouré de plaques de fonte, comme les fours à puddler et à réchauifer à la houille. On a scellé dans la maçonnerie du four deux prismes creux en fonte, £E, qui sont destinés a empêcher la destruction trop prompte de la partie correspondante de la sole du four^ celle-ci était faite en sable siliceux.

Nous avons commencé par charger dans le générateur (i) de la petite braise formée par des fragments de charbon qui restent sur un tamis dont les mailles ont o'^yOïS de c&té, et nous avons donné le vent avec une pression de ©"'jOaS de mercure. Après six heures de feu, le four à ^ réverbère 9 qui était neuf et très-hiunide , se trouvait chaufii^S au blanc. Mais le générateur était engorgé par des matière^^ à demi fondues qui s'attachaient au-dessus des tuyères,^ Ie^« rendaient noires et empêchaient le passage de l'air : on ^ débarrassé le creuset, on Ta rempli de charbon frais, et on a fait agir le vent directement à poitrine ouverte pour réchauffer la partie inférieure du générateur et pour dissoudre les engorgements. A partir de ce moment, on a , ajouté par chaque hectolitre de braise formant une charge, iine quantité de fondant représentée par o^*%5 laitier de

(i) Le générateur avait été séché auparavant pendant quelques jours au moyen d'un feu de charbon allumé dans le creuset, la poitrine étant ouverte.

haut fourneau, o*'\5 scories de forges, et o**',5 d'argile ferrugineuse. Cette addition de fondants a parfaitement réussi, et la marche du générateur n'a pas cessé de pré- • senter, à partir de ce moment, une régularité parfaite-, le laitier s'écoulait, comme dans un haut fourneau , par une ouverture ménagée entre la tympe et la dame. 11 était dune assez grande liquidité, mais pas assez basique pour corroder les parois intérieures en briques réfractaires du générateur.

te roulement de l'appareil a été ari^ié pendant deux jours pour une réparation à la voûte du four à réverbère , puis on a renus en feu. Quatre heures après la mise en feu, 'ofour se trouve chauffé au blanc soudant et s'y maintient pendaiit plusieurs heures jusqu^au moment où l'on arrête vent. On a soudé au marteau plusieurs barreaux; mais l'usine n'étant pas encore disposée pour une fabrication "W>Urante au moyen de l'appareil , on a du se borner à constater qu'il marchait avec régularité, et qu'il permettait obtenir facilement la température du blanc soudant. Les "^^Ux lopins provenant du forgeage au marteau de la loupe ^'on retire* du feu d'aflSnerie et complètement refroidis, ^rivent au blanc soudant au bout d'une heure d'exposition ^ttr la sole.

Pendant les essais précédents, on brûlait par heure, dans le générateur, 3 hectolitres de braise pesant 54 kilogrammes , avec une pression de o°*,o3 de mercure sur le porte- vent. La température des gaz, à leur entrée dans le tuyau de fonte T, était suffisante pour produire la fusion de l'antimoine, c'est-à-dire 4^2 degrés. Mais , à l'extiémilé du conduit TV, cette température , mesurée avec un thermomètre à mercure, a été trouvée de 3io degrés. Après le réchauffage dans le conduit X, cette température suffisait pour la fusion du zinc , mais non j)Our celle de l'antimoine : elle était d'environ 4oo degrés.

La température de l'air, mesurée à son entrée dans la

caisse S, a été trouvée comprise, dans deux expériences, lorsque le four était blanc soudant, entre 290 et 3 10 degrés.

Roulement au fraisil tamisé.

La braise dont on s'est servi pour alimenter le générateur dans les essais qui précèdent, provient, comme je Tai indiqué plus haut , du cœur des meules de carbonisation et du tamisage des résidus de halle à travers un tamis dont lef mailles ont o'",oi3 de côté. On estime la valeur de la braise h la moitié de celle du charbon. Tout ce qui passe au travers du tamis à braise est rejeté et perdu. Nous avons cherché à utiliser ces résidus qui comprennent une frac* tion notable du charbon brûlé à Audincourt (i). On s'est débarrassé des poussières fines par un nouvenu tamisage fait sur un tamis dont les mailles avaient o"^,oo6 de côté. L'hectolitre de fraisil tamisé pèse 18 kilogrammes.

En roulant avec le nouveau combustible, on ajoutait par chaque hectolitre de fraisil les mêmes proportions de fondant qu'avec la braise. Le roulement du générateur et celui du four à gaz ont été exactement les mêmes que dans

les expériences qui précèdent. On a porté à o",o35 de mer

cure la pression de Tair au générateur. Le four étant tou^M à fait froid , il a fallu 4** de marche pour le porter au hlanr —

soudant, et on Ty a maintenu pendant 4*^ consécutivcu »

sans qu'il soit survenu la moindre variation dans, soilt^ allure. On a soudé des lopins et plusieurs barreaux. L^^a consommation en fraisil tamisé pendant les 8*^ a été d « 26 hectolitres, soit par heure S'^^^'^aS pesant 58 kilo — grammes.

Cet essai a été répété deux jours après et a produit

(i) Diaprés M. Page, il y a environ i de braise et fraisU produit pour* ^ de charbon , et ce dixième se compose de 6 de braise, a de fraisil tamisé d 7 de poussières.

mêmes résultats. Lorsquon veut arrêter le feu, on débarrasse le creuset du générateur pour empêcher le laitier de s*y coaguler, on tasse du fraîsîl entre la lympe et la dàme, et l'on bouclie les tuyères. En ne laissant que trois ou quatre jours d'intervalle entre la suspension et la reprise, il n'y a pas le moindre dérangement dàns Fallure du générateur.

Analyse dés gai combustibles. — On les a aspirés au moyen d'un trou ménagé à la partie inférieure du tuyau V. Trois expériences ont fourni les données suivantes :

Gaatpoar Fanalyse.

^ata radiené à o» et à o^jtSo

^^ide carbonique

Produits (Eau

de la < Acide carboni

Ces nombres conduisent aux résultats suivants ;

gr

o,oi3

' • Acide carbonique. . . .

^:xygène p. 100 vol. d^azote.

(i) et (2) Gaz pris pendant le roulement à la braise, la température du four étant cêllè du blanc soùdant.

(3) Gaz aspiré pendant le roulement au fraisil tamisé, trois heures après la remise en feu.

J'ai fait une expérience particulière pour déterminer la proportion 4e vapeur d'eau entraînée par le gaz, en le faisant passer pendant l'aspiration à travers un tube à

pjncc* sutfuriquo : pour un litre de gaz sec ramené à o degré et à o'^yjSo de pression , Je n'ai obtenu que o^'^oo4 d'eau ^ ou environ o,5 pour loo volumes de gaz sec. Ce résultat prouve que la presque totalité de Teau hygrométrique du charbon s'échappe au dehors par suite de réchauffement du cylindre chargeur au moyen de l'atmosphère gazeuse qui l'enloure. On remarquait effectivement qu'il sortait de ce cylindre une fumée blanche qui déposait de l'eau sur les corps froids.

Les analyses précédentes montrent que Toxygène de Tair injecté se change complètement dans le générateur à gaz en oxyde de carbone. L'hydrogène provient de la distillation du charbon et de la réaction de la vapeur d'eau contenue dans l'air sur le charbon incandescent. La proportion en est notablement plus forte avec la braise qu'avec le fraisil, et cette circonstance tient sans doute à ce que le charbon le plus menu est celui qui a été soumis dans les meules k la température la plus élevée. La petite quantité d'acide carbonique que contient le,gaz provient sans doute de la distillation du charbon ou de la décomposition de la pierraille calcaire qui s'y trouve mélangée en petite proportion.

Analyse des gaz après leur combustion dans le four à réverbère, — J'ai cherché à déterminer, dans les deux expériences suivantes, de quelle manière s'opère la combustion dans les fours. Le gaz brûlé a été aspiré par l'ouvreau ménagé dans la porte de travail au moyen d'un canon de fusil garni intérieurement d'un tube de porcelaine et préparé comme je l'ai indiqué précédemment. Il n'y avait^ pas de fer dans le four au moment de l'aspiration des gaz. Les deux expériences ont fourni les données suivantes ;

Gaz pour Tanalyso

Barom^iire

Thermomètre

Gaz ramené à o° et à 0^,760

iîi»,565 i"S58o

II" ii«,8

Acide carbonique o ,487 o . 478

Prod uils / Eau » o , oô5

de Ja Acide carbonique. .. . o^oiS o,i65

combustion .\ Oxygène o , o5o o , 060

Dosage direct de l'azote 79,8

qtii conduisent aux résultats suivants :

Acide carbonique ..... 16,89 16,71

Oxyde de carbone o » 4^ 5 , 7 7

Hydrogène ... » 0,42

Oxygène libre. 2,63 »

Azote 80, o3 77>>o

lOOyOo 100,00

(4) Pendant ra«piration, la flamme qui sort par Tou* ^^^ture de la' première partie du four est jaunâtre et courte* ^ Xie sort, pas de flamme par la deuxième porte.

(5) La flamme qui sort par Touverture de la porte est l^^^Xgue et présente une couleur bleue très-prononcée. Entre

deuxième porte du four et les platines en fonte il sort des ^^tames bleues abondantes.

Dans les deux expériences qui précèdent, j'ai cherché ^ réglant la quantité d'air comburant, à produire les deux ^^ites extrêmes que présente la combustion dans les fours ^ %ax. Il ne faut que très-peu d'habitude pour reconnaître, ^ l'aspect de la flamme qui sort du four en vertu de Texcé-» ^^nt de pression , s'il y a excès d'air ou excès de gaz corn-* ^Ustibles, et, dans les deux cas, on s'aperçoit bien vite ^De la température s'abaisse. Les différences dans la com-^ tH>sition de Fatmosphère des fours, telles qu'elles sont ^îxdiquées dans les analyses (4) et(5) , correspondent à des Apparences parfaitement distinctes dans son allure , et il ^&t facile de régler le volume de l'air, de façon à pouvoir se U^ouver à peu près à égale distance des deux limites extrêtHes que ces analyses représentent, et à obtenir ainsi le iixaximum de température dépendant de la composition des

gaz, de leur chaleur propre et de celle de l'air comburant.

Leâ résultats qui ont été obtenus de Femploi de la braise et du fraisil tamisé, me paraissent tout à fait concluants, et mettent, je crois , hors de doute la possibilité d'employer ces combustibles au travail du fer en les brûlant au moyen des appareils que j'ai indiqués, et qui suffisent déjà pour obtenir un roulement régulier et continu. Les dimensions et la forme intérieure du générateur éprouveront vraisemblablement des modifications, et il en est quelques-unes que Texpérience peut déjà me faire considérer comme convenables, et que je vais indiquer successivement.

Dans le générateur [fig, i), les gaz s'échappent par le tuyau T en vertu de la résistance qu'ils éprouvent à traverser le combustible menu qui remplît le cylindre chargeur. Ils se réunissent avant de s'échapper par le tuyau T dans l'espace annulaire compris entre le cylindre ella paroi de la cuve. Il est convenable de diminuer autant que possible leur vitesse dans cet espace afin d'éviter l'entraînement des poussières dans les tuyaux et jusque sur la sole du four à gaz. On y arrivera en évasant de suite beaucoup la cuve à partir du sommet , et en rendant ensuite ses parois à peu près cylindriques. On pourra porter le diamètre au ventre à i"*,5o, ce qui augmentera beaucoup la capacité du générateur. Une caisse en fonte d'une assez grande capacité, placée au bas du tuyau V, produirait aussi la précipitation des poussières en diminuant la viteâse des gaz.

Il conviendra d'augmenter l'épaisseur de la maçonnerie .en briques du générateur, afin de diminuer la perle de (chaleur qui s'opère par le rayonnement de la surface extérieure et qui devient sensible après huit ou dix heures de roulement. Enfin on devra placer au-dessus du générateur une cheminée ouverte sur le devant et analogue à celle qui surmonte le gueulard des hauts fourneaux , afin d'entraîner au dehors la petite quantité de gaz qui sort du cylindre en fonte, surtout au moment de la charge. Comme ce gaz ren-

fermait une proportion considérable d*oxyde de carbone^ il Jucommodait très-promptement les ouvriers chargeurs qui m prenaient pas de précautions pour s'en garantir. Nous rayons, en effet, par les expériences de M. Leblanc, que les asphyxies par la vapeur du charbon doivent être attril)aées k l'action de l'oxyde de carbone sur l'économie.

Nous avons essayé en dernier lieu de brûler dans le générateur le fraisil non tamisé, tel qu'on le ramasse sur les halles et sur les aires de carbonisation. On employait la même quantité de fondant qu'avec la braise. Le four à réverbère s'est échauffé aussi rapidement et au même degré que dans les cas précédents. Seulement , les gaz entraînaient une quantité notable de poussière de charbon qui produisait des étincelles au contact de l'air, La pression du vent au générateur a été Jjortée à o"',o4 de mercure.

Les expériences avec le fraisil non tamisé ont été inter-* rompues par une explosion qui eut lieu dans le générateur et projeta au dehors le fraisil qui remplissait le cyl indire chargeur. Comme cet appareil fonctionnait dans l'intérieur de l'usine , on n'a pas continué ces expériences de crainte d'incendie. Cette projection de fraisil au dehors est due bien certainement à la grande quantité d'humidité contenue, dans le charbon employé qui avait été ramassé au dehors par un temps pluvieux. Il s'est développé dans le cylindre, chai^eur une grande quantité de vapeur qui n'a pu se dégager librement àu dehors par l'obstacle que lui opposait le fraisil tassé, et qui a fini par produire une explosion. Celleci n'a eu du reste aucune conséquence grave. Avec du fraisil bien sec et un générateur recouvert d'une cheminée assez élevée , je crois qu'on pourrait sans aucun danger recommencer ces expériences sur le fraisil non tamisé, mais en faisant circuler les gaz dans les réservoirs , afin de condenser les poussières ( i ) .

(i) On pourrait employer aussi un régulateur à eau semblable à celui établi par MM. Thomas et Laurens, et qui se trouve décrit par MM. Flachat et

Depuis mon départ d'Audincourt, M. Page a fait établir un générateur disposé d'une manière peu différente de celui que j'ai décrit, et qui sert à chauffer un four de tôlerie. On n* emploie que du fraisil non tamisé. L'appareil fonctionne très-régulièrement et permet d'obtenir une température bien constante, ce qui est presque impossible dans les fours alimentés avec la flamme perdue des foyers d'affinerie. Toutes les fois que l'on a employé du fraisil mouillé, on a eu des explosions , et celles-ci ne se sont jamais produites avec du fraisil recueilli par un temps sec. Je n'ai pas, du reste, de renseignements plus précis sur la consommation et le roulement de l'appareil.

Données théoriques.

Les expériences décrites jusqu'ici ont été les seules où l'on ait pu comparer les données théoriques obtenues par l'analyse des gaz avec les résultats de la praticpie. Toutes les expériences qui suivent ont été faites sur des . fourneaux d'essai dont les dimensions et le mode de roulement sont comparables à ceu)^ du générateur décrit plus haut, mais je me suis borné l'analyse des gaz produits sans chercher à déterminer di^^ rectement leurs effets calorifiques.

Un des générateurs de gaz que j'ai employés est repr^i^ senté dans la figure ci-dessus c'est un fourneau à une seuje tuyère. Voici ses principales dimensions :

Largeur au gueulard o , 20

Largeu r au ven tre o , 5o

Largeur devant la tuyère 0,20

Hauteur de la cuve 0,70

Hauteur totale i ,60

Petiet (T/ fl//<^ de la fabrication du fer, t. 1, p. /|04). Le seul ioconvénicnt de son emploi serait d^absorber la chaleur sensible des gaz, qui cstcoiibidérablc lorsqu'on brûle le charbon par de Tair seulement.

Le vide intérieur du fourneau se coilipose de parties prismatiques et pyramidales qui présentent toutes un carré pour section horizontale. La buse par laquelle arrivait l'air avait o"*,oo5 de diamètre, et la pression variait entre o°*,o3o et o"5o35 de mercure*

Cet appareil a servi à produire des gâz combustibles :

i**. Au moyen de Faction simultanée de l'air et de la vapeur d'eau sur le charbon ;

2°, Au moyen du bois simplement desséché à l'air \

3°. Au moyen de la tourbe.

Je vais indiquer successivement les résultats obtenus dans ces trois séries d'expériences.

Gaz obtenus par Vair et la vapeur d'eau.

On a disposé deux buses dans la tuyère du générateur r l'une qui servait à l'introduction de l'air et dont j'ai donné tout à l'heure le diamètre; l'autre par laquelle on faisait arriver de la vapeur d'eau et dont le diamètre était également de o",oo5. La vapeur était fournie par un cylindre en fonte de o"*,22 de diamètre intérieur, sur i°',3o de hauteur, placé verticalement au-dessus d'un petit foyer de chauffage. L'eau d'alimentation était introduite par un tube en siphon, muni d'un entonnoir à sa partie supérieure. La vapeur s'échappait par un tuyau en cuivre qui se recourbait plusieurs fois sur lui-même dans un petit four disposé au-dessus de l'orifice de sortie des gaz, de façon à pouvoir chauffer celte vapeur avant de la lancer dans le fourneau. Un robinet placé sur le tuyau permettait de régler convenablement l'introduction de la vapeur dont la pression dans le cylindre producteur n'était supérieure k la pression atmosphérique que de ©"",025 de mercure.

Pendant toute la durée des expériences faites avec l'air et la vapeur d'eau , on n'a chargé que du charbon de bois dans le générateur.

En lançant dans le fourneau de l'air seulement à la

température ordinaire, la tuyère est d'uD blanc éblouissant ; les gaz s'enfiUniment à leur sortie du générateur et produisent une flamme bleue avec quel<{ues reflets rou< geâtres. Leur température propre est suffisante pour déier* miner la fusion de Tantimoine , mais seulement après m ou huit heures de feu, temps nécessaire pour penuettre à la maçonnerie du petit fourneau de s'éckaufier.

Lorsqu'on introduit la vapeur, la tuyère devient immédiatement rouge de blanche qu'elle. était auparavant. La température de la vapeur près de la tuyère était comprise entre 200 et 25o degrés. Si la quantité en est un peu considérable , la flamme du générateur est nuancée de rouge. La température propre du courant de gaz s'abaisse. L'étain y fond encore , mais le plomb n'y fond plus , et en essayant la température avec un thermomètre à mercure, j'ai trouvé 240 degrés environ. Tous ces essais, de même que les prises du gaz analysé, ont eu lieu au moment où les proportions respectives d'air et de vapeur demeuraient constantes , ce que l'on reconnaissait à la pression sur les buses et à la régularité dans l'allure du générateur. Ce résultat prouve déjà un abaissement considérable dans la température des gaz à leur sortie lorsqu'on emploie la vapeur. L'aspect de la tuyère et l'expérience suivante montrent^ également l'absorption de chaleur qui se produit dans les bas du fourneau. On a chargé, pendant quelques heures,^ par 5 kilogrammes de charbon, i kilogramme scories d<=a forges bien coulantes^ avec l'emploi simultané de l'air et d^H

la vapeur, ces scories ne sont devenues que pâteuses, et i

fallait les tirer hors du creuset avec le ringard : en mp»— primant la vapeur, la tuyère redevient blandw «t l^Bf scories sont bientôt extrêmement liquides.

On brûlait moyennement dans le générateur o^^^f/isâe charbon par heure.

L'analyse des gaz produits, soit avec l'air seulement, sciV avec l'air et la vapeur employés ensemble, a été faite an

moyen des données des trois expériences suivantes :

Gaz i«S58o i»'S5i5 i»'»,56o

•Baromètre o",7S6 o",738 o'",74i

Thermomèlre .... i4" iS*» ii®

Gaz ramené à o» et à o™, 760... i»'S455 i"S4o4 i"%462

.... tr HT gr

Acnde carbonique 0,012 0,157 ^f^Sg

Produits |Ean 0,062 0,162 o,i6t

de la } Acide carbonique. . o , 962 o , 768 0,773

cotiabustion. ( Oxygène absorbé . . o , 889 o , 4 1 4 *

Ces nombres donnent les résultats qui suivent :

(6) (7) (8) Moyenne de

(7) et (8).

^oide carbonique. .. . o,4i 5>65 5,49 ^*yde de carbone ... 33 , o4 27 ,62 26, 70 27 , a

^^drogène 4>43 ^4*29 i3,65 14,0

^^ote..... 62,12 52,44 54,16 53,2

(6) . Le gaz correspond au roulement avec l'air seul. Sa Composition ne diffère des résultats des analyses (i), (2), (3), ^\ie pai» une proportion un peu plus considérable d'hydrogène.

(7) 9 (^)* aspiré pendant le roulement avec Fair et ïa vapeur ^ la température de la vapeur près de la tuyère ^st d'environ 25q degrés ; l'œil de la tuyère est rouge.

La proportion de vapeur d'eau correspondante à 1 00 volumes de gaz sec a été trouvée dans trois expériences faites immédiatement après la prise des gaz :

Vapetir d*ean pour 1 00 volumes de gaz sec. . . 1,2 3,4 3,2

Iass résultats qui précèdent établissent déjà que la décomposition de la vapeur par le charbon s'est constamment opérée dans mes expériences , de façon à produire de l'hydrogène et de l'acide carbonique sans oxyde de carbone.

On peut s'assurer, en effet, que les proportions <l*oxyde de carbone et d'azote sont entre elles dans le rapport de 52,52 à loo, comme cela arrive pour le gaz provenant de raction de Tair sur du carbone pur et en excès. Si Ton déduit de" Fhydrogène total celui qui correspond au carbone dans l'expérience (6), et qui provient de la distillation du charbon , on trouve que le reste représente précisément le double de Tacide carbonique produit , comme cela doit arriver si la vapeur d'eau se décompose de la manière indiquée. Je reviendrai sur ce résultat, qui est bien d'accord avec ceux que j'ai obtenus dans l'analyse des gaz des hauts fourneaux , en comparant Faction réductive de l'oxyde de carbone avec celle de l'hydrogène.

On peut calculer, d'après les résultats des analyses, le volume de la vapeur d'eau introduite dans le générateur. Il correspond, par chaque litre de gaz, à deux fois le volume de l'acide carbonique, plus la vapeur non décompoéée, c'est-à-dire à

lOO lOO

La quantité d'air correspondante à un litre de gaz :

oiiS67.

Les volumes d*air et de vapeur d'eau sont donc entre eux I : 0,21 5 dans le roulement qui correspond aux aiialyses (7) et (8).

L'effet calorifique produit par l'introduction de la vapeur d'eau dans le générateur est parfaitement tranché et vient confirmer les déductions que j'avais tirées des expériences de Dulong sur les chaleurs de combustion (p. 334)- J^ reviendrai sur ce sujet à la fin du Mémoire. On verra que les résultats obtenus sont différents lorsque les proportions respectives des gaz hydrogène et oxyde de carbone résidlant de la réduction viennent à varier.

Gaz produits par le bois en nature.

Le bois employé est du gros rondin flotté , puis exposé à Pair depuis huit mois : il se compose d'environ 0,75 d'essences dures, et le reste en bois blanc. On l'a scié en bouts de o"*,!! de longueur. On en chargeait à la fois dans le générateur 8 kilogrammes, et chaque charge descendait en 18 ou ao minutes. On a commencé par introduire huit charges ou deux hectolitres pour Remplir le fourneau, et l'on a donné le vent avec une pression de 2 cenlimèlres de mercure -, l'air était froid : les gaz qui sortent du générateur produisent à l'air une flamme blanche très- Volumineuse. La tuyère est d'un blanc éclatant, et on n'y aperçoit pas de morceaux de bois en nature. On n'a pas eu besoin d'ajouter de fondants. La température propre du courant de gaz qui sort du générateur est très -peu élevée. L'étain n'y fond pas , et une détermination de température, faite après dix heures de roulement continu, en plaçant au milieu du courant un thermomètre à mercure entouré d'un étui métallique, m'a donné laS degrés.

J'ai obtenu dans trois expériences les résultats suivants :

iiîS56o

nS5

Gaz ramené à 0® et à o™,76o. . . .

de la 1 Acide carbonique.

combustion. ( Oxygène absorbé.

Dans ces expériences, la perte de poids du tube à combustion indique un peu plus d'oxygène qu'il n'en faudrait si tout l'hydrogène était réellement à l'état de liberté. Ce n. 3i

fait semblerait annoncer qu'il y a dans le gaz de l'hydrogène combiné avec le carbone ; mais comme la proportion en serait, dans tous les cas, très-peu considérable, et comme les conclusions que j'ai à présenter sont indépendantes de la nature de ce composé , qui n'est peut-être pas du gaz des marais, je me suis borné à calculer mes expériences en admettant dans les gaz de l'hydrogène libre et de Foxyde de carbone.

Les nombres précédents conduisent aux résultats qui suivent :

(lO)

Adde carbonique . . .

Oxyde de carbone . .

100 yOO

(9) . Gaz aspiré deux heures après la mise en feu; la flamme est blanche et trouble. Il se dépose beaucoup d'eau et de goudron dans les tubes d'aspiration.

(10) . Gaz pris neuf heures après la mise en feu. Flamme blanche et trouble. Dépôt d'eau acide et de goudron dans les tubes d'aspiration.

(11) . Gaz aspiré douze heures après la mise en feu, dans des circonstances semblables à celles de l'expérience précédente.

La proportion des produits liquides condensés dans un tube en U pesé contenant de l'acide sulfiiriqne , a été déterminée dans deux expériences faites après les prises de

gaz (10) et (11).

Eau écoulée i"S58o i'»',4'^

DifTérence de niveau o*,53 o*,55o

Gaz ramené à l'état sec , à o® et à o*,76o . i ^',36o i***, 191

Produits liquides condensés o<%6o2 0*^,614

Ce qui donne :

(10) (il)

Produits liquides correspondant à i litre

de gaz sec, à o® et à 0^,760 o*%^2. o«%5i5

Ces produits liquides se composent d'eau acide et de goudron ; ils paraissent identiques avec ceux obtenus dans la distillation du bois en vase clos.

Je prendrai, pour représenter la composition des gaz produits dans les expériences précédentes, la moyenne des analyses (10) et (i i), faites longtemps après la mise en feu,

qui donne :

Acide carbonique 7>23

Oxyde de carbone Sa ,4©

Hydrogène 10,26

Azote 5o,n

Produits liquides sur i litre gaz sec . o^'yJ^'jS, L'expérience (9), faite deux beures après la mise en feu, tienne des nombres un peu différents de la moyenne précédente. Ce résultat tient probablement à l'absorption de chaleur qui avait lieu par la maçonnerie du fourneau, en Borte qu'il restait une moindre quantité de chaleur dispoïiible pour produire la distillation.

Pour pouvoir apprécier la manière dont s'opérait la distillation du bois dans le générateur, j'avais fait placer à différentes hauteurs dans la maçonnerie,' des tubes de porcelaine communiquant de l'intérieur à l'extérieur. Dans l'expérience suivante , le gaz a été aspiré par le tube placé à o"*,45 au-dessus de la tuyère*, en l'ouvrant, le gae est venu brûler à l'air avec une flamme bleuâtre. Il ne s'est déposé ni eau ni goudron dans le tube d'aspiration . L'analyse de ce gaz résulte des données suivantes :

Gaz pour l'analyse i^'*,55o

Baromètre • . o™ , 782

Thermomètre 12*»

Gaz ramené à 0° et à 0^,760 .... i^*',43o

Acide carbonique o,io4

Produits de la | Eau . o, 02 1

combustion. ( Acide carbonique. 0,964

Dosage direct de Tazote 63,6

Elles conduisent aux nombres qui suivent :

(la)

Acide carbonique ^ 9 49

Oxyde de carbone 33,70

Hydrogène i ,81

Azote. 64,00

Cette analyse prouve que l'oxygène de l'air se change complètement en oxyde de carbone avant d'arriver dans la région où le bois se distille. Cette distillation s'opère donc dans une atmosphère saturée de carbone et au moyen de la chaleur propre que conserve la colonne ascendante après la formation de l'oxyde de carbone. Si donc, nous déduisons dans la moyenne ci-dessus , l'azote et l'oxyde de carbone correspondant (52,52 pour 100 d'azote), nous trouverons pour les produits de la distillation sur 100 volumes gaz sec :

Acide carbonique 7 > ^3 3o , 7

Oxyde de carbone 6 , 08 aS , 8

Hydrogène i o , 26 43»^

Produits liquides sur i litre o''>479 ^^'tOZo

On peut calculer la proportion de charbon produite par la distillation du bois dans les expériences qui précédait, puisque cette quantité de charbon passe à l'état d'oxyde de carbone en se combinant avec l'oxygène correspondant à 5o,ii d'azote ou i3,i6. Pour i litre de gaz sec, on a donc :

0^*^2632 oxyde de carbone contenant, carbone : 0,1417

Ht .

i Acide carbonique . 0,0728 pesant o , 1 43 1

Oxyde de carbone . 0,0608 — 0,0756

Hydrogène 0,1026 — 0,0091

Gaz 0,2357 — 0,2278

Produits liquides. . » — 0,4787

En admettant que le bois renferme i pour 100 de cendres, nous trouverons que 100 parties de bois ont donné en poids :

Charbon et cendres 17 ,5

Gaz 26,6

Matières liquides ^5 , 9

Ces résultats différent peu de ceux obtenus par Stoitz et cjui sont rapportés par M. Berthier dans son Traité des essais jftar la voie sèche (t. I, p. 243). Seulement, la proportion fie charbon laissée par distillation est plus faible ici que clans les expériences de Stoitz. Cela tient probablement à ce que la distillation, s'opérant sans l'intermédiaire d'un Tase et plus rapidement par conséquent que dans une cornue , devait laisser une moindre proportion de charbon ; il est aussi très-probable que les bois employés dans les deux cas n'étaient pas dans le même état de siccité et n'appartenaient pas aux mêmes essences.

Les oB',1417 de carbone correspondent à o***,i3i6 de vapeur de carbone et doivent dégager, d'après Dulong, 210 unités de chaleur en se changeant en oxyde de carbone. La totalité des matières volatiles étant de o^^^yoôS , et leur expulsion absorbant la presque totalité de la chaleur propre de l'oxyde de carbone , on trouve que pour 1 gtamme de matières volatiles , il y a eu 3oo unités de chaleur employées, et que, par conséquent, la caloricité moyenne des produits de la distillation du bois ne serait qu'à peine la moitié de celle de la vapeur d'eau.

J'ai fait remarquer plus haut que la température propre du courant de gaz à sa sortie du générateur était très-peu supérieure à io6 degrés. Ce résultat, rapproché des analyses précédentes , permet d'énoncer cette conclusion :

La quantité de chaleur absorbée par la distillation du bois simplement desséché à Vair est à peu près égale à celle développée par la transformation du carbone produit par cette distillation en oxyde de carbone.

n -convient de faire remarquer cependant que la conclusion énoncée ne s'applique qu'au cas où la proportion de charbon différerait peu de celle obtenue dans les expériences qui précèdent. Pour une distillation plus lente, la proportion de charbon serait plus considérable , et probablement il y aurait moins de chaleur absorbée par les produits volatils de la distillation. Le contraire aurait lieu pour une distillation plus rapide et qui laisserait un moindre résidu de charbon.

J'ai insisté, du reste, sur la conclusion posée ci-dessus en m'occupant de la carbonisation du bois en meules. Je me contente de faire remarquer ici qu'elle explique, d'une manière bien satisfaisante , les circonstances que présente le roulement des hauts fourneaux où Ton consomme une forte proportion de bois en nature. La carbonisation de celui-ci s'opère complètement dans une zone du haut fourneau, très-peu étendue en hauteur, et dans im temps très-court, ainsi que je Tai montré dans des expériences directes faites sur les fourneaux de Vellexon et d'Audincourt (p. 172 et 295). Cette zone se trouve placée à une certaine distancedu gueulard et , dans toute la partie de la cuve qui lui esC==supérieure, le bois et les minerais n'éprouvent aucunes espèce d'altération. La carbonisation a lieu dans une? atmosphère non oxydante et dans des circonstances «em-^ blables à celles que présentait le générateur. Dans le cas où l'on n'emploierait que du bois en nature et de Faix* froid , cette distillation absorberait donc la totalité de la

chaleur sensible que conserve la colonne gazeuse ascendante après la formation de Foxyde de carbone à une petite distance de la tuyère. U ne resterait donc plus de chaleur applicable à réchauffement des minerais, à l'expulsion de leur eau de combinaison et de F acide carbonique de la castine , à la fusion du métal et des gangues. Mais comme ces derniers effets se produiraient simultanément avec la distillation du bois, on conçoit que la zone où celle-ci s'opère s'abaisserait de plus en plus dans les fourneaux, dont toute la partie supérieure serait complètement refroi* die. A la limite, on verrait le bois venir se brûler en nature devant la tuyère, et les minerais descendre du haut en bas du fourneau sans être préparés. Ce fait s'est présenté plusieurs fois, A Montagney (Doubs) , en 1837, on a été obligé de vider à la pelle un haut fourneau où l'on avait fini par ne charger que du bois vert comme combustible et qui s''était entièrement refroidi.

Les changements qui se produisent daos l'allure des fourneaux par Femploi du bois ne se font sentir qu'après certain temps de roulement, et la raison en est facile à concevoir. Ordinairement on commence le fondage avec du c^harbon seul, auquel on substitue ensuite le bois progressivement. Dans le roulement au charbon, une partie de la chaleur sensible du courant de gaz sert à échauffer la ma«çonnerie du fourneau, et l'équilibre de température ne s'établit qu'après un temps assez long , car on sait qu'il faut des mois entiers pour qu'un fourneau arrive à sa portée de minerai. Si l'on substitue. le bois au charbon, la cuve se trouve refroidie sur une certaine hauteur, et c'est alors l'enveloppe qui cède de la chaleur au lit de fusion , jusqu'à ce que l'équilibre se rétablisse de nouveau. On a remarqué que c'était surtout à la fin des fondages que Femploi du bois était avantageux , sans doute parce qu'il permettait d'utiliser une partie de la chaleur perdue dans la maçonnerie du haut fourneau.

Les résultats les plus remarquables qui aient été o)>tenu9 de remploi du bois en nature , me paraissent être ceux du haut fourneau d'Âudincourt, qui a roulé pendant plusieurs semaines en ne brûlant que du bois vert flotté (i) : on Ta essayé à la fin d^un fondage au charbon et on a fini par ne porter que du bois vert dans les charges. La température de Fair était maintenue à près de 4oo degrés. A la reprise du fondage, on a recommencé à remplacer le charbon jusqu'à substitution complète par du bois, en maintenant la température de Tair au même degré que précédemment, mais les résultats n'ont pas été avantageux. La nature des fontes obtenues était extrêmement variable, et le fer qu'on en retirait était de mauvaisé qualité. Pendant les expé-* rîences que j'ai faites en 184I9 au fourneau d'Âudincourt, on* portait dans les charges à peu près volumes ^aux de charbon et de bois vert. Mais depuis cette époque , on a complètement renoncé à son emploi, bien que l'usine d'Audincourt se trouve dans les conditions les plus favorables , le bois y arrivant par le flottage sur la rivière du Doubs. On a obtenu en supprimant le bois , une plus grande régularité dans la marche du fourneau sans augmentation dans la consommation du combustible. L'emploi, mèm^ partiel , du bois vert a été abandonné dans presque toutes, les usines de la Franche-Comté. (Voir la note page 5 12.)

Ces résultats s'expliquent d'une manière nette par le» faits qui précèdent, et par ceux que j'ai constatés sur la composition des gaz des hauts fourneaux. En efiet , la distillation du bois vert opérée dans le haut fourneau ne peut pas produire plus de 17 à 18 pour 100 de charbon, comme on l'a vu plus haut, et cette quantité est inférieure à celle que donnent de bonnes méthodes de carbonisation eu meules. D'un autre côté, il est bien constant que les ma-

(i) Voir le Mémoipe de M. Thirria , Annales des Mines, 3* série, t. XVIII, p. 342.

tières volatiles provenant de la distillation du bois, ne peuvent être d'aucune utilité pour la réduction du minerai , puisque celle-ci s'opère à peu près complètement, sans consommation de combustible, par l'oxyde de carbone produit nécessairement dans la partie inférieure du fourneau, flnfin , la distillation rapide du bois a Tinconvénient de donner en général un charbon peu cohérent, qui se brise et produit beaucoup de menu dans le fourneau , d'où résultent une distribution inégale du courant d*air à travers l'appareil et des chutes fréquentes de minerai.

On a reconnu généralement qu'il était indispensable d'employer de l'air fortement échauffé pour alimenter les hauts fourneaux qui consomment une proportion considérable de bois en nature. Dans les essais faits à Audincourt avec du bois vert seul, la température de l'air était de 4oo degrés. La quantité de chaleur sensible apportée par l'air peut être considérée comme produisant à elle seule l'écbaufTement et la fusion des minerais , puisque la distillation du bois devait absorber tout le calorique sensible qui resterait au courant de gaz après la formation de l'oxyde de carbone, si elle avait lieu avec l'air froid. La température devant la tuyère est très-élevée par suite de réchauffement de l'air, mais elle s'abaisse très-brusquement dans la région où le bois se distille. Si ces deux zones sont voisines , on conçoit que cette distribution de la chaleur dans le foiimeau , jointe à la fréquence des chutes de minerais , doive produire des variations continuelles dans Tallure du fourneau et dans la nature des fontes.

L^emploi du bois desséché ou du charbon roux n'est pas sujet aux mêmes inconvénients que celui du bois vert. L'absorption de chaleur latente par le fait de la distillation ^st d'autant moindre, que la proportion des matières volatiles déjà enlevées est plus grande , tandis que la quantité de charbon laissée par carbonisation rapide est bien plus considérable et peut s'élever aux o,25 ou o,a6 du poids

du bois vert. On réalise ainsi une économie sur le combustible.

Gaz produits avec la tourbe.

La tourbe employéé venait de Saint-Hippolyte (Doubs) , où elle est exploitée sur les plateaux élevés du Lomont, le premier chaînon des monts Jura. Elle est brune , et Ton y distingue encore beaucoup de parties herbacées. Depuis longtemps elle était conservée sous des hangars à la forge de Saint-Hippolyte, en sorte qu'elle était très-sèche. Elle est sous forme de briquettes carrées de o",i5 de côtS sur o",025 d'épaisseur. Par une dessiccation prolongé^^ à loo degrés, elle perd encore i8 pour io6 de son poids.

L'analyse de cette tourbe par calcination a donné :

Charbon • . 26,2

Cendres 3,4

Matières volatiles 7^*4

100 yO

Celte tourbe est une des plus pures que Ton connaisse*, L « cendres se composent presque entièrement de carbonate ^:3e chaux. On y trouve cependant des traces de sulfate de cha^MX et d'oxyde de fer.

On a chargé celte tourbe dans le même générateur qrie le bois , et on a conduit la combustion avec la même près* sion sur le porte-vent : le gaz, qui sort du généraieiir, brûle à l'air avec une flamme blanche, épaisse et fuligineuse , qui répand une odeur très-désagréable. La tetapérature propre des gaz n'est pas suffisante pour produire li fusion du plomb, mais l'étain y fond très-promptement.

Deux expériences ont fourni les données suivantes :

. iS',5

Gaz ramené a o' et à o" ,760 . .

Acide carbonique o , 209 o , 297

Produits [ Eau 0,068 o,io5

de la I Acide carbonique. o,643 0,679

combustion.v Oxygène absorbé, o , 296 o ,3o6

Dosage direct de l'azote 64,5 69,1

Elles conduisent aux résultats suivants :

La proportion des produits liquides pour i litre de gaz îc , à la température de o degré et sous la pression de ^,760, a été trouvée de oS*',346, conformément aux dou-

ées de l'expérience suivante :

Gaz aspiré i"',65o

Différence de niveau . . o" , 53o

Baromètre o" , 7 32

Thermomètre 1 5° , 5

Gaz sec à o degré et à o", 760. .. . i"',378

Produits liquides o«'^»477

Les résultats des deux analyses qui précèdent diffèrent jti-notablement l'un de l'autre. On peut remarquer ici oe la totalité de l'oxygène de l'air n'est pas transformée n oxyde de carbone , comme cela arrivait quand on emloyait du bois. La quantité d'oxygène contenue dans oxyde de carbone équivaut à peu près aux 0,66 de l'oxy- 5ne correspondant à l'azote que renferme le gaz. Ce rédtat prouve que le charbon de tourbe n'agit pas sur ôicide carbonique fortement échauffe, aussi rapidement le le charbon de bois qui le transformait complètement 1 oxyde de carbone sur une faible hauteur de combustible. *csl à l'action incomplète du charbon de tourbe sur l'acide

Hydrogène

Azote

carbonique produit devant la tuyère, qu'il convient d'attribuer les différences observées dans la composition des gaz. D est probable qu'avec un générateur de gaz d'une plus grande hauteur, ou avec une moindre vitesse de vent , on serait arrivé à séparer les zones de combustion des zonesi. de distillation , et à obtenir des résultats constants dans nature des gaz produits.

Sous le rapport de la combustibilité, le charbon d.^ tourbe se rapproche du coke. Les analyses des gaz du cu« bilot de Clerval (p. 388) prouvent que l'air peut traverser une épaisseur de l'^^So de coke sans qu'il y ait plus du tiers de l'oxygène transformé en oxyde de carbone, le surplus restant à l'état d'acide carbonique. Il parait donc exister, à cet égard, de très-grandes différences entre les diverses espèces de charbons , mais il est assez diiScile , dans l'état actuel de nos connaissances , de déterminer avec précision la cause de ces différences (i). Le charbon de bois, une fois allumé, continue à brûler à l'air, sans le secours d'une source de chaleur extérieure. Le coke, dans les mêmes ci^ constances, s'éteint très-rapidement. La cause la plus vraisemblable de cette diversité d'action sur l'air et sur l'acide carbonique parait résider dans la porosité du combustible, et se trouve probablement liée aux phénomènes d'absorption des gaz par le charbon.

Ces différences bien constatées dans la combustibilité relative des charbons me paraissent pouvoir expliquer d'une manière satisfaisante celles que l'on observe dans leurs effets calorifiques. Ainsi , l'on sait qu'avec un fourneau à vent ou une forge alimentes par du coke senly de bonne qualité, on peut obtenir lo degrés pyrométriquesde plus qu'en brûlant du charbon de bois. On a expliqué

(0 U y «I à c«l éstrd des diffémcw trèsHooUblM ém rMtkm dei chaf Inm» d«> bois dVssenm diverses. Ceux produiu par dm bois tendres trto*form«»nl pins rapidement Tadde carbonique en oiyde de caibone qoe les charbons durs.

qs'ici cette différence , en admettant que la température est proportionnelle jusqu'à un certain point, à la quantité de carbone brûlée dans Tunité d'espace et Tunité de temps , et que cette quantité doit être d'autant plus considérable , que le combustible est plus dense. Or cette conclusion est contraire aux résultats de l'expérience. Il est bien constant que, de tous les combustibles, c'est le charbon de bois qui transforme, dans le moindre espace, et toutes choses égales d'ailleurs, l'oxygène de l'air en oxyde de carbone, et, par conséquent, c'est avec ce combustible que la quantité de carbone brûlée dans l'unité de temps et l'unité d'espace est le plus considérable. Mais nous savons aussi que la température du courant gazeux atteint son maximum après la formation de l'acide carbonique, et diminue rapidement ensuite dans le changement de celui-ci en oxyde de carbone. Plus ce changement s'opérera promptement, plus le lieu du maximum sera restreint. Si donc on a placé dans le foyer la matière à échauffer dans un vase d'une certaine grandeur, dans un creuset par exemple , la température qu'elle prendra ne sera qu'une moyenne des températures que possède le courant de gaz dans chacune des tranches horizontales qui correspondent à la hauteur totale du creuset. On conçoit que si cette hauteur suffit pour transformer une quantité considérable d'acide carbonique en oxyde de carbone , il en résultera nécessairement une différence très-grande de température entre les deux tranches extrêmes, et par suite un abaissement dans la moyenne : telle me parait être la véritable explication des effets relatifs du coke et du charbon de bois dans les fourneaux à vent et à soufflet qu'on emploie dans les essais par voie sèche. Dans les cubilots , on trouve de même qu'il y a un avantage considérable, sous le rapport du poids du combustible consommé , à employer du coke plutôt que du charbon de bois. Gela tient évidemment à ce que, dans un cubilot alimenté au coke, il n'y a guère que le tiers de

Tacide carbonique formé dans la partie inférieure de Tap* pareil qui se change en oxyde de carbone. Avec le charbon de bois, la transformation serait certainement complète, autant qu'on peut en juger d'après les expériences rapportées ci-dessus et celles que j'ai faites antérieurement sur les gaz des hauts fourneaux et des feux d'affinerie. Avec le coke, il y a donc une quantité de carbone beaucoup moindre brûlée par le même volume d'air \ la température du courant s'abaisse beaucoup moins rapidement à mesure^ qu'on s'éloigne de la tuyère et se trouve beaucoup plu^ élevée à sa sortie du fourneau.

Je trouve une nouvelle preuve à Tappui de l'explication que je donne de cette différence d'effets calorifiques pro^^ duits'par le charbon de bois et par le coke, dans les quai^ . tités relatives des deux espèces de combustibles brulé^;^ dans les hauts fourneaux pour produire le même résultat. Nous observons ici l'inverse de ce qui a été reconnu pour les cubilots, c'est-à-dire que l'on consomme en coke an moins moitié en sus du charbon de bois pour obtenir h même quantité de fonte. On admet encore généralement que la température des fourneaux au coke est plus élevée que celle des fourneaux au charbon de bois. Dans ceux-ci, cependant , la température produite devant la tuyère est, comme je l'ai démontré précédemment, suffisante pour déterminer presque instantanément la fusion du fer forgé et delà porcelaine, et je ne vois aucune raison pour admettre que, dans les hauts fourneaux au coke, la température puisse s'élever au-dessus de cette limite. Ici la tempértture de la colonne ascendante diminue moins lH*usquemient| à mesure qu'on s'éloigne de la région du maximum, paice que la transformation de l'acide carbonique en oxyde ib carbone est plus lente qu'avec le charbon de bois ; mm toutes les analogies prouvent qu'elle finira par être em^ plète, en raison de la hauteur de colonne du combastilik traversé et de sa haute température. On ne pourra donc pas

réaliser, dans ce cas, Féconomie qu'on a trouvée dans remploi du coke au cubilot. D'un autre côté, le coke contient toujours plus de cendres qu6 le charbon de bois. A poids égaux, il développera donc une quantité de chaleur absolue moins considérable. Enfin , la plus grande hauteur de la zone oxydante, à partir de la tuyère, dans les fourneaux au coke , oblige de former des laitiers peu fluides , très-basiques, afin qu'ils protègent suffisamment les gouttelettes de fonte dans leur passage devant les tuyères. Ces deux causes expliquent la plus grande consommation de' combustible dans les fourneaux au coke que dans ceux alimentés au charbon de bois.

Gaz produits par le bois à combustion renversée.

Dans les expériences ci-dessus , on a vu qu'en lançant de l'air dans un petit fourneau à cuve alimenté exclusivement avec du bois, la distillation de ce combustible s'effectuait au moyen de la chaleur sensible conservée par le mélange d'oxyde de carbone et d'azote provenant de la partie inférieure de l'appareil. Les gaz renferment donc , à leur sortie du générateur, toutes les vapeurs que donne le bois à la distillation, en sorte qu'ils brûlent comme le bois, avec fumée. Dans les expériences qui suivent, je me suis proposé de transformer le bois en gaz combustibles sans mélange de vapeurs condensables ou de fumée, et j'ai employé pour cet objet le petit fourneau représenté ci -dessous , que j'appellerai générateur à combustion renversée.

Dans cet appareil, le combustible est introduit dans la cuve A, dont le gueulard était maintenu exactement fermé dans l'intervalle de deux charges. L'air est lancé, comme à l'ordinaire, par une tuyère placée à la partie inférieure du fourneau A *, mais les pro-

doits de la combustion, au lieu de s'élever verticalement, sont obligés de suivre le conduit C pour sortir à Tair libre, après avoir traversé 0^,70 d'épaisseur de charbon qui remplit la capacité B, dont la forme est celle d'un prisme droit à base carrée. Il en résulte que les produits de la distillation du bois qui ne commence à s'opérer dans le fourneau A qu'à une très-petite hauteur au-dessus de la tuyère, sont obligés de passer sous le vent de celle-ci et de traverser le==. combustible incandescent contenu dans le conduit CB.^^ L'expérience a prouvé que, dans ce cas, les gaz qui se dé — gagent à l'orifice B ne renferment plus du tout de goudron

Le vent était lancé par une buse de o™,oo5 de diamètre^ sous une pression de o™,o3 à o™,o4 de mercure. On l'arr^fe tait pour changer le bois dans la capacité A. La combusti(^j devant la tuyère se faisait toujours avec une flanmie roug^^ par l'action directe de l'air sur des morceaux de boi& j peine charbonnés à la surface. Les cendres du bois ne fondaient pas, et on les retirait de six en six heures par 7ei ouvertures d. Quant au charbon contenu en B , on le chargeait , au far et à mesure de son abaissement , de ùçoa à ce que son niveau ne descendit pas à plus de o"^,io de l'orifice de sortie.

En n'employant que du bois cru dans le foyer A , on a obtenu des gaz dont la composition a été déduite des expériences suivantes :

Gaz ramené à 0*» et à o™,76o. . ,

de la 1 Acide carbonique .

oMo

combustion. [ Oxygène absorbé.

Détermination des vapeurs d'eau :

Gaz aspiré i*'S4^o

Différence de niveau o™ , 5oo

Gaz sec à o** et à 0^,760 1*»', 182

Eau condensée o^',o85

Ces données conduisent aux compositions suivantes :

Acide carbonique.

Oxyde de carbone

Hydrogène

Azote

(17) Moyenne»

Vapeur d'eau p. 1 00 vol.

gaz sec , à o** et à 0^,760. 8 , 8

La flamme qui se dégage à Touverture B est jaunâtre, mais sans aucune fumée. Il se condense un peu d'eau dans les tubes d'aspiration des gaz, mais cette eau n'est pas acide et ne contient pas une trace de goudron. Le charbon dans le fourneau carré parait chauffé au rouge sombre et l'antimoine fond facilement dans le courant de gaz qui s'en dégage. En 10**, on a brûlé dans le générateur à combustion renversée o™-*^,44 bois pesant 176 kilogrammes et dans le fourneau carré o^'^'^oô de charbon pesant i5 kilogrammes.

Les analyses suivantes se rapportent à des gaz obtenus lorsqu'on chargeait dans le générateur A des poids égaux de bois et de charbon. Les expériences avaient pour bases les données suivantes :

Gaz pour l 'analyse i ^*',555 i "',565

Baromètre o"" , 7 26 o" , 7 3 1

Thermomètre 1 5*» • 1 o® , 5

Gaz ramené à o degré et à 0^,760. . i"S4®8 i"%449 II. 32

Acide carlxmrqiie o^aiS 0,1^8

Produits / Eau 0,1 13 .o,i3i

delà Acide carbonique. . 0,649 ^9 7^4

combustion. ( Oxygène absorbé. ... o , 335 o , 366

Détermina- / Gaz aspiré o"%35o i"%6oo i^SS^o

tien de la I Différence de niveau. . . . o"*,aoo o™ ,5oo o" ,3oo vapeur j Gaz sec à o« et à o", 760. i«Si66 i"S385 i"Si85C d'eau. ( Eau condensée o^^oSS o«',026 0^,016^

Elles conduisent aux résultats suivants :

Acide carbonique 7 982 6,21

Oxyde de carbone 23,28 26, 3o

Hydrogène 10,00 xi,2o

Azote... 58, go 56,29

Vapeur d'eau p. 100 vol. de gaz sec.

Dans ces expériences , la couleur de la flamme du ipesftit fourneau est un peu variable, tantôt bleuâtre i boncb rouges, tantôt claire et jaunâtre. La quantité de combustible consommée en  a été par heure de 7 kilogrammes de bois et de 7 kilogrammes de charbon. La quantité de charbon brûlée dans la capacité B n'a été que de 2 kilogrammes par 5 heures de roulement.

Enfin , en brûlant dans le générateur A , 2 parties de charbon et i de bois en poids , on a obtenu dans trois expériences :

(20) (ai) (m)

Gaz pour l'analyse i , 565 i "»,53o 1 "S58o

Baromètre o",732 o",72o o",7a^

Thermomètre 14** 9**, 5 i3*|5

Gaz ramené à o** et à o", 760. .. . i"*,432 i"\4oo

Acide carbonique ^»^79 0,1 23 o,i5

Produits /Eau 0,107 0,117

delà I Acide carbonique • • 0,704 0,755 0,7/

combustion. ( Oxygène absorbé. . » 0,374 *

Bétermina- / Gaz aspiré i"S48o \ Vapeur d^eati

tion de j Ditlérence de niveau. . . o'",55o F p. loo vol. gaz

lavapeur j Gaz sec à o° et à o"™, 7 60. i 280 (sec à 0° et 0^,760

d'eau . \ Eau condensée. o«% 025 / 2 , 3o

Ces données fournissent les compositions suivantes .

(20) (si) (22)

Acide carbonique 6,3i 4)4^ 5,35

Oxyde de carbone 24)82 27,24 26,54

Hydrogène 9,27 10, 35 11, 47

Azote 59,60 57,98 56,64

100,00 100,00 100, oo«

Pendant la durée du roulement correspondant aux Irôià iernières analyses , il ne se brûle qu'une quantité de char-* t^on très-faible dans le fourneau B* L'aspect de la flamme -st variable. Ces variations dans l'aspect du gaz , dans les ^iqpériences (18) à (22), tiennent au mélange de bois et de ^Ibarbon qui ne peut s*opérer d'une manière assez intime ^ur que ces deux combustibles se brûlent toujours devant M tuyère dans les mêmes proportions relatives.

Les expériences (i5), (16), (17) prouvent quW peut facilement transformer le bois cru en un mélange gazeux ^enfermant o,36 d'un gaz combustible formé de volumes à ieu près égaux d'hydrogène et d'oxyde de carbone, et dans equel les produits qui constituent la fumée ont complétenent disparu* La quantité de charbon consommée est les 3,o8 environ du poids du bois. Quant au service de l'appareil A et à la nécessité de maintenir l'ouverture de charyement fermée, cela ne présente aucune difficulté* On peut faire varier les formes et les dimensions intérieures de ce Epumeau; mais il devra toujours satisfaire à la condition que la distance de la tuyère* au contrevent âoit peu consi« dërable, afin que les produits de la distillation du bois soient toujours forcés de passer sous le vent de la tuyère* Enfin on pourrait lui donner des dimensions assez considé-

( 5oo )

rables pour qu'il ne fût pas nécessaire d'ouvrir le gueulard à des intervalles rapprochés. La carbonisation ne commençant à s'opérer que dans le voisinage de la tuyère, il n'y a aucun inconvénient à ce qu'il reste un vide assez grand dans la partie supérieure de l'appareil , et on pourrait le disposer de façon à n'avoir besoin d'ouvrir le gueulard que toutes les 12 ou 24 heures seulement.

L'appareil que je viens de décrire peut être employé, non-seulement pour brûler le bois et d'autres combustibles analogues en lançant de l'air sur le gaz produit, mais encore ^our certains usages métallurgiques. Ainsi , il y a certains métaux qu'on ne cherche pas à obtenir par la fusion des minerais grillés dans un fourneau à manche, parce que la haute température produite nécessairement devant la tuyère détermine la volatilisation d'une quantité considérable de métal. Je citerai, par exemple^ l'antimoine qu'on est obligé de préparer dans des creusets. En chargeant av contraire le charbon en A et le minerai grillé en B, il ert évident que la colonne de minerai serait traversée par un courant de gaz réducteurs et possédant une température qoi ^ n'atteindrait pas la chaleur blanche dans tous les points (A elle se trouve en contact avec le minerai. Le métal pourrait se séparer ici, par une espèce de liquation, des gangues ou matières moins fusibles. Je ne fais qu'indiquer ici ce point de vue qui peut être susceptible d'application daus le traitement de quelques métaux.

La composition des gaz produits dans les expériences précédentes à combustion renversée prouve que les proportions d'acide carbonique et de vapeur d'eau contenues dans les gaz augmentent à mesure que la valeur calorifique Ai combustible brûlé diminue , et le résultat est la conséquence de l'absorption de chaleur latehte produite par la conwsi on de l'acide carbonique et de la vapeur d*eau en oxyde de carbone et hydrogène.

Dans les expériences (i5), (16), (17), une partie seulc^

aent de l'oxygène de Pair projeté se change en oxyde de arbone, et ce fait est facile à concevoip d'après ce qui préède. Ici nous trouvons une vérification pour les résultats les analyses. En effet, le bois employé pouvant se repréenter à très-peu près par du charbon et de l'eau, il faut [u'en retranchant de la totalité de Toxygène combiné dans loo volumes de gaz, celui qui correspond à 49^97 d'azote, an ait pour reste un volume moitié de celui de l'hydrogène. En faisant ce calcul sur la moyenne des 3 expériences indiquées, on trouve 9,56 d'oxygène pour 17,85 d'hydrogène, et 26,65 de vapeur d'eau pour 16,09 de vapeur de carbone, 3u, en poids, 21, 5 d'eau pour 17,2 de carbone. Or la quanité de carbone comprend celle qui est brûlée dans le four îarré B, et qui peut être évaluée très-approximativement t du carbone contenu dans le bois. En faisant cette corection , il reste pour les proportions respectives d'eau et le carbone contenu dans le bois, 21, 5 et i3,8, ou 89 de àrbone pour 61 d'eau, nombres qui diffèrent peu de ceux [ti^on admet généralement pour représenter la composition

bois desséché à l'air à la température ordinaire.

La quantité de chaleur rendue disponible par la combustion du boisj au moyen de l'oxygène de l'air, a permis ^ décomposition d'une certaine quantité de vapeur d'eau t d'acide carbonique par le charbon. La composition des az produits montre que cette réaction n'a pas eu lieil .'une manière exclusive sur l'un de ces corps , puisque le az contient des volumes à peu près égaux d'oxyde de car- •one et d'hydrogène , et de l'acide carbonique et de la valeur d'eau dans les rapports de 3 à 2. Si l'on compare ce ésultat avec celui obtenu plus haut {7) , (S), (p. 479)9 par action de la vapeur d'eai^ sur le charbon , et avec ceux que présente dans les hauts fourneaux l'action d'un mélange l'oxyde de carbone en grand excès et d'hydrogène sur *o%jde de fer, on en déduit d'après quelles règles s'opère e partage de l'oxygène entre l'hydrogène et l'oxyde de car-t

boDe. Les résultats sont tout différents lorsqu'on fait varier les proportions respectives des deux gaz.

En effet, dans le haut fourneau où Toxyde de carbone est en grand excès par rapport à l'hydrogène , tout l'oxygène du minerai se porte sur le premier des gaz.

En faisant réagir à la fois de Tair et de la vapeur d'eau sur du charbon, nous avons vu que Toxygène de Teau formait de l'acide carbonique, sans doute parce qu'il y avait déjà une grande quantité d'oxyde de carbone dans le gaz formé par la réaction de F air sur le charbon.

Enfin, dans les expériences qui précèdent (i5), (i6), (17), l'acide carbonique et la vapeur d'eau se sont décomposés simultanément par le charbon, de façon à produire des volumes égaux d'oxyde de carbone et d'hydrogène.

Si l'on ajoute à ces résultats que l'acide carbonique est décomposé par l'hydrogène à une haute température, fiât qui se trouve énoncé dans tous les Traités de Chimie, et que très-probablement l'oxyde de carbone en excès décomposerait la vapeur d'eau, en produisant de Facide carbonique et de Fhydrogène, on en conclura que Taffinilé absolue des deux gaz pour l'oxygène est à peu près la même et qu'il faut rapporter à des actions de masse la différence des résultats obtenus. Ces faits sont de même ordre et s'expliquent de la même manière que Faction de la vapeur d'eau ou de Facide carbonique sur le fer incandescent, et l'action inverse de l'hydrogène ou de Foxyde de carbone sur Foxyde de fer formé.

Résumé et eonclusions.

Avant de récapituler les résultats de toutes les expériences rapportées dans ce Mémoire et d'en déduire quelques conclusions générales sur la production et FempIoL. des gaz, je dois examiner de quelle manière la combustion s'opè|:*e daqs le procédé actuel des fqurs à réverbère et à grille,

L^air qui produit la combustion est aspiré par une cheminée placée à l'arrière du four et traverse une grille sur laquelle se trouve une certaine épaisseur de combustible. Dans cet appareil, la quantité de chaleur utilisée est d^ autant moindre que la température à laquelle doivent être soumis les corps à échauffer est plus élevée , par cette raison que les produits de la combustion , après avoir traversé la sole du four, doivent avoir encore une température supérieure à cette température limite.

Dans les opérations de la métallurgie du fer qui s'exécutent dans des fours à réverbère, la quantité de chaleur utilisée n'est qu'une faible fraction de celle développée par la combustion. Clément Desormes a constaté par expérience que dans les fours à réverbère employés à refondre la fonte, la quantfté de chaleur utilisée n'était que les 0,09 de celle , produite. En calculant le même coefficient pour les fours à réchauffer le fer, on trouve que Teiret utile n'atteint pas les o,o5 de la chaleur développée (i).

> / II y a une autre portion de chaleur qui est nécessairement perdue par le rayonnement des parois du four *, mais il est à peu près certain que les 0,90 au moins sont entraînés dans la cheminée.

On est parvenu récemment à utiliser les flammes perdues des fours k puddler et à réchauffer pour produire de la vapeur sans augmenter la consommation des fours. La quantité de vapeur produite représente moyennement les 0,40 de Teffet utile du combustible consonmié sur la grille du four (2). Ces résultats sont fort importants; mais il est un grand nombre d'usines où Ton n'a pas besoin de force

(1) J'admets que Von brûle o'',6 de houille par kilogramme de feir à réchauffer, que la houille doDoe par kilogramme 6,000 unités de chaleur, que la chaleur spécifique du fer est de o, 1 14, et que la température à laquelle il doit être porté est de i ,5oo degrés , d'après M. Pouillet.

(2) Voir les Mémoires de MM. Flachat et Vuillemin, Annales des Minci, 3« série , t. XVII , p. 1 1 3 , et 4« série , t. II , p. 688.

motrice produite par un combustible, et où l'on ckerche seulement à consommer le moins possible de houille pour obtenir un eflTet déterminé.

Dans les fours à grille , le coefficient d'utilisation ne peut varier que dans des limites restreintes. Pour une houille donnée, la température de combustion ne peut guère varier, puisqu'on ne peut changer ni la température du combustible, ni celle de F air comburant. Il est évident que le maximum correspond à la transformation réciproque et complète de l'oxygène de l'air et du combustible solide en eau et acide carbonique , et que l'excès d'air ou de gaz non brûlés tend également à abaisser la température du courant. Cette condition est fort difficile à réaliser dans la pratique , parce qu'elle dépend de l'épaisseur du combustible sur la grille et de la vitesse de l'air qui la traverse. M. Péclet a conclu de ses expériences (i) que la quantité d'air qui échappait à la combustion était ordinairement égale à la moitié de la quantité totale et à ou ^ quand le tirage était très-fort. Cette circonstance seule tend à abais— ser considérablement la température de combustion, et pai* conséquent à diminuer le coefficient qui représente la portion de chaleur utilisée sur la sole du four.

Les circonstances de la combustion dans un four à gaz sont bien différentes des précédentes. Cette combustion s'opère, comme on l'a vu, au moyen d'un courant d'air forcé, projeté par un grand nombre d'ouvertures sur le gaz combustible, et dans un espace très- restreint. Le mélange de l'air avec les gaz a lieu complètement i une petite distance de leur entrée dans le four. Les analyses (4), (5) des gaz brûlés pris dans l'intérieur du four ont établi, contrairement à ce qui arrive dan^ les fours à grille , qu'il était facile d'introduire exactement la quantité d'air nécessaire pour brûler le gaz. La combustion s' opérant ici sous pression,

^i) Traité de la Chaleur, 1. I, p. 299, i*"* édition.

alilé de la chaleur que conserve le gaz après sou pasjur la sole du four peut être .utilisée sans nuire à la le de l'appareil. On peut l'employer notamment pour * la température de l'air comburant et celle du gaz ustible.

tableau suivant, qui résume la composition des gaz ils dans les diverses séries d'expériences (à l'exception lies à combustion renversée), permettra d'apprécier lence du réchauffage de l'air et des gaz sur les tempé- 3â de combustion et sur la quantité de chaleur utili- Les gaz sont supposés dépouillés de vapeur d'tîau (i).]

our calculer les nombres contenus dans le tableau, j*ai employé le i suivant :

)roduits du poids d*un litre de gaz par la chaleur spécifique de ce la quantité de chaleur nécessaire pour élever de i degré la tempéram litre, sont respectivement :

Air. 0,346

Azote 0,348

Acide carbonique o>437

Oxyde de carbone o,358

Hydrogène 0,393

Vapeur d'eau o , 086

représenté par a , & , c , J , les volumes d'azote, d*oxyde de carbone,

carbonique et d'hydrogène contenus dans un litre de gaz.

lume d'oxygène nécessaire pour la combustion d'un litre de gaz sera

!j et celui de l'air correspondant ^JLI^zAI >< = 7,l^o {b -i- d),

it, t' les températures du gaz et de l'air comburant ( dans les calculs

ft, on a supposé t=. t' — 3oo<»), Les quantités *de chaleur sensible

ossèdent seront respectivement :

le gaz, / (0,348 a -4- 0,358 -t- 0,437c -h 0,293 à).

rair, 2,40 £' (6 -H d) X 0,346 = o,83o

lit que l'hydrogène et l'oxyde de carbone dégagent sensiblement la uantité de chaleur sous le même volume, soit 3,i3o unités par litre La quantité de chaleur produite par un litre de mélange sera

NMluits de la combustion d'un litre de gaz par l'air seront :

le de la vapeur d.

le de l'acide carbonique h -\- o.

le de Tazote, a -i- 2,40 (6 + — -+- ii) = /i -+- 1 ,90 (// -h d), ;empér{;Lture de combustion sera donnée par la formule

>(&-Kf)H-t(o,348a+o,358&-«-o,437g-t-o,293i)-t-o,83of'(&-t-rfX o,686dH-o,437(ft-i-d}-f.o,348[rt-M,9o(/> + d)]