D^' = AT — B D

retranchant: FÂ^ — (Td' = Fb' — Tc^

Le 2* membre est constant, le f membre peut s'écrire :

(D A + G D) (D A — G D) ou A G' X A G donc A G X A G' = const.

Par suite, le point G décrivant une courbe, le point G' décrira une autre courbe qui est la transformée de la première par rayons vecteurs réciproques autour du centre A.

On a donné à ce dispositif le nom de réciprocaieur, 11 jouit de propriétés géométriques remarquables ; nous n'examinerons que la suivante : Relions le sommet G à un point fixe 0, tel que 0 A = 0 G ; G décrivant un cercle AGE autour deO, je dis que G' décrira une droite perpendiculaire à A 0. En effet, joignons G avec le point d'intersection E du cercle avec le prolongement de A O, et abaissons G' F perpendiculaire sur A 0 ; dans les triangles semblables A G E, A F e, on a :

Fig. 158.

Mais A G A G' est constant ainsi que A E ; donc le point F est fixe, et G' décrit une perpendiculaire à AF (i).

(1) La découverte du réciprocateur fut publiée en 1864 par M. le colonel Peaucellier (alors capitaine) dans les Nouvelles Annales de malhémaliques.

En 1871, M. Lipkin, jeune étudiant à l'université de St-Pétersbourg, étant arrivé à la même solution, M. TclièbLchcf lui fit obtenir une pension du gouvernement. M. Tché-

ZOt, Maclilnes à cylindpe oseilkuit. — C'est dans les constructioDS navales que les exigences de remplacement sont les plus impérieuses ; pour y satisfaire, on a dû recourir à des combinaisons très variées et créer des types de machines adaptées à chaque cas particulier .

Ces types se sont ensuite répandus et ont été appliqués à des cas où ils étaient peut-être moins nécessaires. Nous décrirons seulement les plus usités.

Dans le type à cylindre oscillant (fîg. 159) la bielle est supprimée.

Fig. 159.

biche r avait vainemeat poursuivi le môme problème ; il ignorait, du reste, les travaux de M. Peaucellier.

Voir, sur ce sujet intéressant :

Lemoine, Communication à la Société des Ingénieurs civils en 1875.

Lignine, Association française pour Tavancement des sciences, Congrès de Nantes,

PRINCIPAUX TYPES DE MACHINES A ROTATION

La tige du piston A commande directement la manivelle B ; le cylindre oscille en tournant sur deux tourillons creux C D venus de fonte avec lui.

La vapeur arrive en C et s^échappe en D, par des tuyaux réunis aux tourillons au moyen de presse-étoupes. Quelquefois, le poids de la boîte à vapeur E, placée sur le dos du cylindre, est équilibré par un contrepoids F.

Les machines de ce type tiennent peu de place, c'est là leur avantage capital. Sauf les presse-étoupes des tourillons et la commande de la distribution, elles sont d'une construction assez simple.

Elles ne se prêtent pas à une allure rapide, à cause de la grande masse du cylindre ; l'application d'enveloppes de vapeur augmenterait dans des proportions exagérées cet inconvénient.

Elles s'emploient avec avantage dans les steamers à roues, et ont remplacé à peu près partout, dans cette application, les anciennes machiner à balancier.

Ce type est parfois adopté pour de petites machines, à cause de la simplicité de sa construction.

Zù2, Mt^cUiwkem é. fbwrreaa. — Les machines à fourreau répondent aux mêmes nécessités que les précédentes.

La bielle A (fig. 160) s'articule directement sur le piston D ; celui-ci porte un fourreau B B, assez large pour permettre les oscillations de la

Fig. 160.

bielle, et qui sort du cylindre en traversant de larges presse-étoupes EE, EE'.

Quelquefois, le fourreau est ovale.

Dans quelques machines, on arrête le fourreau au droit du piston et Ton supprime le presse-étoupes d'arrière E'E', mais alors les actions de la vapeur ne sont plus symétriques sur les deux faces du piston.

Les machines de ce type ne tiennent pas beaucoup plus de place que celles à cylindre oscillant ; elles se prêtent aux grandes vitesses.

Leurs principaux inconvénients sont :

La nécessité d'augmenter le diamètre du cylindre, pour compenser la partie de l'aire du piston prise par le fourreau ;

Le refroidissement du fourreau au contact de l'air extérieur, amenant des

condensations importantes à chaque admission, et tendant à augmenter indéfiniment la masse d'eau qui se dépose dans le cylindre ;

La difficulté de monter et de tenir étanches les larges presse-étoupes, surtout dans les machines à condensation. Ces presse-étoupes sont souvent à garniture métallique.

Zù3, Maclilnes à, bielle en retour. — Le type à bielle en retour est celui qui répond le mieux aux exigences de la marine militaire.

Le piston A (fig. 161) porte deux tiges B B, placées suivant une ligne

Fig. 161.

oblique, et qui viennent attaquer une traverse C, sur laquelle s'articule la bielle D ; l'arbre de couche F est placé tout près du fond du cylindre, à la distance nécessaire pour permettre le passage du vilebrequin E et de la grosse tête de bielle.

Dans la figure ci-dessus, le condenseur G est placé symétriquement au cylindre, la pompe à air F est conduite par une potence H, venue sur une des tiges du piston.

La commande de la distribution se fait presque toujours par engrenages (voir § 142), même lorsqu'on fait usage de la coulisse de Stephenson pour renverser la marche ou modifier la détente.

On se sert à peu près exclusivement de machines de ce type pour conduire les hélices des bâtiments de guerre. Elles se prêtent bien aux grandes vitesses ; les masses des cylindres et des condenseurs sont équilibrées autour de Taxe longitudinal du navire ; enfin tout l'appareil est en contrebas du niveau de l'eau, et par conséquent, à l'abri des projectiles ennemis.

Dans quelques machines fixes, l'arbre est placé en arrière du cylindre ; le piston, à tige unique, porte une traverse aux extrémités de laquelle s'attachent deux bielles en retour ; celles-ci, passant de chaque côté du cylindre, attaquent deux manivelles parallèles calées sur l'arbre découche.

Z04k. Remarques «urées divers types. — Les résultats auxquels nous a conduits l'étude de la machine à connexion directe peuvent s'étendre facilement aux autres types de machines à rotation. On peut appliquer à ces types tout ce qui a été dit sur le mode d'action de la vapeur, ainsi que les règles pratiques pour le calcul des dimensions principales. Les organes de distribution sont les mêmes, sauf quelques détails dans la com-

PRINCIPAUX TYPES DB MAGHINSS A ROTATION 183

mande des distributeurs. Les proportions des volants et modérateurs se calculent de la même manière. A part quelques détails spéciaux au balancier et au parallélogramme, nous n'aurons rien à modifier aux indications données relativement à la construction et à l'entretien.

Toutes ces nadÛBes peuvent être attelées par deux ou par trois sur un ■éMearInre; elles admettent : Tenveloppe de vapeur (sauf les machines oscillantes); la détente dans plusieurs cylindres, à points morts concordants ou non ; la vapeur surchauffée dans une juste mesure.

905. ClAS0lllca.tlon de« typem de maclilnes. — Les types étudiés jusqu'ici, peuvent se classer comme il suit, d'après le dessin d'ensemble des machines :

A Machine à conirexion directe ;

B Machine à balancier ;

a) balancier supérieur ; -

b) balanciers latéraux ;

G Machines à cylindre oscillant ;

D Machines à fourreau ;

E Machines à bielle en retour ;

a) arbre en avant du cylindre ;

b) arbre en arrière du cylindre.

Telles sont les formes les plus usitées aujourd'hui pour les machines à rotation.

En outre, dans chacune de ces classes, le cylindre peut être placé dans Tune des positions suivantes :

1® Horizontal ;

2« Vertical au-dessus de l'arbre de couche ;

30 Vertical au-dessous de l'arbre de couche ;

40 Incliné au-dessus de l'arbre de couche ;

5» Incliné au-dessous de l'arbre de couche.

800. PrlncIpiUeii appllcailonti de cbaciue tygfe. — De cette double classification résulte un nombre considérable de dispositions diverses.

Nous nous contenterons d'énumérer sommairement celles qui se sont le plus répandues dans la pratique.

20T. A. MacliineM é, connexion directe. — Les machines à connexion directe sont employées dans toutes les positions :

10 Type horizontal^ il est extrêmement usité : machines de manufactures, élévatoires, d'épuisement, d'extraction, locomotives, locomobiles, etc.

2<» Type vertical, cylindre en dessus ; il est généralement adopté aujourd'hui pour les navires de commerce à hélices à cause de la faible place qu'il occupe sur le plan horizontal ; il est usité aussi bien pour les plus grands navires que pour les petits canots ; c'est le type dit à pilon.

Dans la machine figurée ci-contre (fig. 162), le cylindre A est supporté par deux jambages B B, renfermantje condenseur et les bâches, et portant les glissières; la pompe à air est conduite par le petit balancier en fer G. Deux ou trois de ces machines accolées forment un ensemble Compound. Souvent aussi, en dessus du cylindre, on place un petit cylindre admetteur, dont le piston est fixé sur le prolongement de la tige du piston principal.

Le type à pilon est aussi quelquefois employé ^^* pour machines fixes ou pour locomobiles.

3* Type vertical, cylindre en dessous ; ou machines à volant en Tair : d'assez nombreux exemples comme machines fixes d'ateliers, machines soufflantes, etc.

4*» Type oblique, cylindre en dessus ; pour petites embarcations à hélice ; quelques-unes des Mouches de Patois sont pourvues de ces machines : deux cylindres inclinés à 45^ et faisant entre eux un angle droit, attaquent par une seule manivelle Tarbre de l'hélice ; l'ensemble est compact, tient peu de place et épouse bien les formes fines de Tarrière.

5* Type oblique, cylindre en dessous : machines de bateaux à roues , le cylindre trouve facilement appui au fond de la cale (fig. 163).

Fig. 163.

A Cylindre ;

B Arbre des roues ;

G Condenseur ;

D Pompe à air.

Quelques exemplaires pour manufactures ; ateliers du chemin de fer P.-L.-M. à Paris : deux machines de ce type, inclinées de part et d'autre de la verticale, attaquent une môme manivelle calée sur l'arbre de couche.

»08. B. iif«&cbliie« À balancier. — A quelques rares exceptions près, les machines de la classe B sont à cylindre vertical, avec presse-étoupe audessus du cylindre.

PRINCIPAUX TYPES DE MACHINES A ROTATION 186

La machine à balancier supérieur est fort en usage dans les grands centres manufacturiers. Elle est souvent du système Woolf, le piston détendeur attaché à l'extrémité du balancier, le piston admettent articulé en un point intermédiaire du parallélogramme.

La machine à balanciers latéraux était le type à peu près exclusif adopté sur les anciens navires à. roue. Elle est presque abandonnée à cause de son poids et de son volume.

Les grands steamers qui parcourent les tleuves de l'Amérique sont poussés par des machines à balancier supérieur, souvent en bois, oscillant au sommet d*un échafaudage fort élevé au-dessus du pont.

90B. C. Machlneii à. cylindre osclllAnt. — Dans les steamers à roue, l'arbre tourne lentement ; il faut donc de grands cylindres, et par suite, pour économiser remplacement, un type ramassé : les machines oscillantes conviennent bien pour cette application ; les cylindres se placent en dessous de Tarbre, verticaux ou inclinés.

On rencontre quelquefois la machine oscillante dans les ateliers (verticale ou horizontale), ou sur les petites locomobiles à bon marché.

310. D. Machlnefli à foiirrea.a. — Les machines de la classe D, ont reçu de nombreuses applications dans la marine ; elles ont été mises en vogue, pour les navires à hélice, par Penn et Maudslay ; le plus souvent, le cylindre était horizontal. Depuis que la question d'économie de combustible a pris une grande importance, ce type de machine est à peu près abandonné.

911. B. Macbloos à bielle en retour. — a) La machine horizontale à. bielle en retour, avec détente Woolf ou Compound et condenseur par surface, est aujourd'hui le type généralement adopté pour la marine militaire. La détente se produit dans un admetleur et un ou deux détendeurs placés côte à côte ; les très grands appareils se composent de deux à quatre couples de cylindres formés d'un admetteur et d'un détendeur placés bout à bout.

b) Dans un grand nombre de machines soufflantes ou élévatoires, le piston à air ou à eau est commandé directement par la tige du piston à vapeur ; cette tige porte, entre les deux cylindres, une traverse articulée à ses deux extrémités avec deux bielles en retour, qui viennent attaquer Tarbre de couche, placé en arrière du cylindre à vapeur. Tout le système se place horizontalement ou verticalement, le cylindre en dessous (grandes machines soufflantes de Seraing et du Creusot).

COMBUSTION ET CfmOSTiHJSS ('>

Zitd. Pouvoir ciUorlficiuc. — La chaleur s*obtient, dans Tindustrie, comme résultai de la combinaison de l'oxygène de Tair avec le carbone ou l'hydrogène.

Les combustibles, naturels ou artificiels, se composent essentiellement de carbone ou d'hydrogène, soit purs, soit combinés ou mélangés à d'autres corps. Le pouvoir calorifique d'un combustible est la quantité de chaleur que dégage la combustion de i kilogramme du corps étudié, en supposant que les produits de la combustion ainsi que les éléments qui entrent en combinaison, soient ramenés aux mômes conditions de température et de pression.

Cette dernière restriction est très importante, si Ton veut une définition précise du pouvoir calorifique.

Dans les opérations industrielles, il est rare que Ton puisse ramener les produits de la combustion à la température ambiante : les gaz brûlés, s'échappant par la cheminée à une température élevée, emportent avec eux une quantité de chaleur considérable, sans autre effet utile que de produire le très faible travail du tirage.

;Si3. Hydrogrène. — i kilogramme d'hydrogène pur se combine à 8 kilogrammes d'oxygène pour faire de l'eau. A la température et à la pression ordinaires, le pouvoir calorifique de Thydrogène estd'environ 34.500 calories.

La température et la pression ont une certaine influence sur ce résultat.

Si, par exemple, l'expérience se fait dans des conditions telles que lavapeur d'eau produite ne se condense pas, il est clair qu'on recueillera en moins, dans le calorimètre, toute la chaleur de vaporisation de cette vapeur non condensée.

On peut calculer théoriquement la température de la combustion. Si nous combinons dans un calorimètre i kilogramme d'hydrogène avec 8 kilogram-

(1) Voir : Péclet, Traité de la chaleur, V. Masson, 1818.

Demondésir, Cours sur la production et Vemploi de la chaleur (Ecole des tabacs), 1863.

Grdner, Traité de métallurgie^ Dunod, 1875. Excellent ouvrage, auquel nous avons fait d'importants emprunts.

Voir aussi : passim, les Annales des mines et les Bulletins de la Société industrielle de Mulhouse,

COMBUSTION ET COMBUSTIBLES i87

mes d'oxygène, pris àO% lorsque la vapeur d'eau produite sera revenue à 0>, elle aura cédé au calorimètre 34.500 calories. La température de la combustion est donc celle à laquelle il faudrait porter 9 kilogrammes d'eau prise à 0^ et sous la pression atmosphérique pour absorber 34.500 calories. On trouve ainsi une température de près de 7.000**.

Ce chiffre est un pur résultat de calcul : nous avons supposé, pour l'établir, que la combinaison pouvait se faire à toute température, il n'en est pas ainsi. L'eau se décompose, se dissocie k une température bien inférieure à 7.000<»et la combinaison ne peut évidemment pas s'effectuera une température supérieure à celle de dissociation ; cette température dépend ellemême de la pression, et est d'autant plus élevée que la pression est plus forte.

Sous la pression atmosphérique, la température de dissociation est, d'après M. Sainte-Claire Deville, d'environ 2.600°.

Si les gaz qui doivent se combiner sont mélangés d'autres gaz, azote, hydrogène ou oxygène en excès, acide carbonique, ou même vapeur d'eau, la température de dissociation correspondra à la tension plus faible qu'aurait le mélange d'oxygène et d'hydrogène s'il occupait seul la totalité de l'enceinte où se fait l'expérience.

La flamme de l'hydrogène est bleue et à peine visible.

2i4l. Carbone. — Le carbone forme avec l'oxygène deux combinaisons principales: l'oxyde de carbone et l'acide carbonique.

i kilogramme de carbone se combinant avec 1 kil. 333 d'oxygène produit

2 kil. 333 d'oxyde de carbone et développe 2.473 calories.

1 kilogramme de carbone se combinant avec 2 kil. 667 d'oxygène produit

3 kil. 667 d'acide carbonique et développe 8.080 calories (i).

1 kilogramme d'oxyde de carbone se combinant avec 0.57 d'oxygène produit 1 kil. 57 d'acide carbonique et développe .... 2.403 calories.

Enfin, si l'on fait passer au rouge de l'acide carbonique sur du carbone, l'acide carbonique dissout le carbone et il y a formation d'oxyde de carbone. Dans ces conditions, 1 kilogramme de carbone se combine avec 3 kil. 667 d'acide carbonique pour former 4 kil. 667 d'oxyde de carbone et il y a absorption de 2.034 calories.

Ces résultats doivent être entendus sous les réserves spécifiées précédemment, c'est-à-dire que tous les corps, avant et après la réaction, sont supposés ramenés à la pression et à la température ordinaire.

215. CombiMtlbles nsneli*. ~ Les combustibles employés dans l'industrie sont généralement formés :

1® De carbone libre ;

(1) Ces pouvoirs calorifiques ne se rapportent qu'au carbone pris à l'état de charbon de bois : les autres variétés du carbone, graphite, diamant, etc., ont des pouvoirs calorifiques notablement plus faibles.

2^ De combinaisons diverses pouvant se rapporter à trois types :

Carbone et hydrogène (hydrocarbures) ;

Carbone, hydrogène et oxygène ;

Carbone, hydrogène, oxygène ou azote.

3° D'humidité, de matières terreuses et inertes qui forment les cendres.

La puissance calorifique d'un combustible ne peut pas se déduire de sa composition chimique. Sous Taction de la chaleur, les combinaisons de carbone se dédoublent, se transforment et ces décompositions peuvent, suivant les cas, soit absorber de la chaleur, comme dans Télectrolyse de Teau, soit en dégager, comme dans la déflagration du chlorure d'azote ou de la nitroglycérine. Si Ton calculait la puissance calorifique d'un combustible en faisant la somme des puissances calorifiques des éléments chimiques, on commettrait une erreur notable.

Un combustible qui contient beaucoup de cendres et d'humidité brûle difficilement, il laisse perdre beaucoup de chaleur par la cheminée, il encrasse les grilles et rend la conduite du feu difficile.

Un combustible est plus ou moins inflammable suivant sa porosité : Tamadou est plus inflammable que le charbon de bois, celui-ci que la houille, puis viennent le coke et Tanthracite.

A l'état de menu ou de poussière, le combustible brûle avec peine et passe à travers les grilles : on est obligé quelquefois de le mouiller ou d'en faire des briquettes.

Certains combustibles décrépilent au feu et passent h l'état de menu.

Un combustible peut donner une flamme plus ou moins longue, un feu plus ou moins ardent. Les combustibles qui, comme le bois ou le coke, conservent leur forme en brûlant, sont dits maigres ou secs. Certaines houilles, appelées grasses, fondent, s'agglomèrent et se collent sous forme de gâteaux.

Les houilles sulfureuses ont Tinconvénient de ronger rapidement les grilles et les chaudières.

Toutes ces circonstances ont une grande influence sur la conduite du feu, sur les dispositions des grilles et des fourneaux.

916. Etude d'un combiuitlUe. —-L'étude d'un combustible se fait par des expériences de laboratoire et des essais de chauffage.

Les expériences de laboratoire sont pratiquées sur de petites quantités de matières qu'on appelle prises d'essai. Une prise d'essai est difficile à bien faire; elle doit représenter exactement la moyenne de l'approvisionnement total à.examiner, ce qui exige des manipulations nombreuses et des soins multipliés, sans lesquels on n'obtient que des résultats complètement incertains.

Voici les épreuves auxquelles on soumet la prise d'essai :

!• Dessiccation au-dessus de 100" pour obtenir la proportion d'humidité.

2* Calcination en vase clos, ce qui donne des renseignements utiles sur la nature du charbon et la proportion du coke.

3® Calcination à fair libre^ pour le dosage des cendres.

Ces trois opérations se pratiquent couramment dans Tindustrie.

Pour des recherches plus précises, on fait en outre :

V analyse chimique complète du combustible et celle des cendres.

EnOn, dans certains cas, on procède à des mesures calorimétriques rigoureuses : mais ce sont là des recherches scientifiques très délicates, exigeant un outillage spécial et d'une extrême précision.

L'essai industriel se fait en mesurant la quantité d'eau que peut vaporiser, dans des circonstances déterminées, un poids donné du combustible étudié.

On fait toujours des essais pareils lorsque Ton a à passer des marchés pour des fournitures importantes de houille. Les résultats qu'ils donnent n'ont évidemment qu'une valeur comparative ; mais ces renseignements, même incomplets, sont fort intéressants pour l'industriel.

Une chaudière spéciale est affectée à ces expériences ; on la remplit d'eau jusqu'à son niveau normal, on charge les soupapes à une pression déterminée, puis on chauffe avec le combustible à essayer. Lorsque la chaudière est à la pression voulue, on décrasse en ne laissant sur la grille que la quantité de charbon enflammé nécessaire pour maintenir l'allumage. C'est à ce moment que commence l'expérience proprement dite.

On a mis à part un tas exactement pesé du combustible à essayer. On commence alors à charger la grille avec ce combustible. On a soin de maintenir la pression et le niveau de l'eau constants, la vapeur produite s'échappant soit dans l'atmosphère, soit dans une machine à marche très régulière. Lorsque tout le tas de houille est brûlé, on laisse tomber le feu, et on l'éteint tout à fait au moment 0(1 l'on juge qu'il reste sur la grille autant de charbon qu'au commencement de l'expérience. Le jaugeage de l'eau consommée comparé au poids de houille brûlée, en tenant compte de diverses corrections, donne un aperçu de la valeur industrielle de cette houille.

On note avec soin pendant l'expérience, la manière dont le combustible se comporte, la nature et la quantité des cendres, etc.

Pour avoir quelque valeur comparative, les expériences faites sur diverses houilles doivent toujours avoir lieu dans la même chaudière, maintenue dans le même état de propreté et d'entretien, et être exécutées par un même chauffeur, habile et expérimenté, connaissant bien le maniement des charbons de diverses natures.

9^7, Ck^mbnstlon par l'air. ^ La composition de l'air atmosphérique pur et desséché est la suivante :

Volumes Poids

Azote 79.2 77,0

Oxygène 20.8 23,0

1 kilogramme d'oxygène dans Tair correspond à :

Un volume d'air de . 3»»^ 363

Un poids d'azote de 3k 348

Un volume d'azote de 2™^ 665

Les volumes étant ramenés à 0° et à la pression. . . 0^. 76 On déduit de ces données les chiffres contenus dans le tableau suivant :

Un kilogramme des divers combustibles ci-dessous, supposés chimiquement purs, brûlant dans Tair pur et desséché, donne :

ÉLÉMBMTS

de la combastion

Oxygène

Hydrogène

Carbone en acide carbonique

Carbone en oxyde de car bone

Oxyde de carbone en acide carbonique

kilog.

Volame d'air

mèt.cub 26.912

PRODUITS DE LA COMBUSTION Poids élémentaires

HO = 9k C0« = 3.666 CO = 2.333 G0«= 1.511

Azote

kiloff.

Poids toUl

kUog.

Volume

met. cobe 32.50

Poids spécifique

kiloff.

La combustion est supposée complète et les volumes ramenés à (V> et à 0 m. 76.

Dans la pratique, on peut admettre (Péclet) que Tair ordinaire à 15^ moyennement humide, renferme, par mètre cube :

Acide carbonique i gramme

Vapeur d'eau 40 —

et que 1 k. d'oxygène correspond à3™''^6, ou 4 k. 37 d*air.

'Ces données permettent de calculer les différentes circonstances de la combustion d'un combustible dont on connaît la composition chimique.

La combustion est presque toujours imparfaite et a lieu avec admission d'une quantité fort variable d'air en excès.

Nous allons passer en revue les combustibles les plus usuels (1).

»18. Bols. — Le bois est un combustible de moins en moins employé en France à cause de son prix élevé. Pour brûler dans les foyers de machines, on préfère les bois durs, chêne, hêtre, orme, frêne, qui donnent plus de chaleur sous le même volume ; les bois blancs ou résineux, pin, sa-

(1) La plupart des renseignements qui suivent sont extraits de l'ouvrage de M, Grùner.

yGoogle

pin, bouleau, tremble, peuplier, donnent une flamme plus vive, mais qui tombe rapidement.

Le bois fraîchement coupé est toujours très humide ; les brindilles contiennent plus de la moitié de leur poids d'eau ; de sorte que le bois vert ne donne que très peu de chaleur. Après un an de coupe, le bois contient de 18 à 25 pour cent d'eau, proportion qu'une plus longue exposition à Tair ne diminue pas sensiblement.

Le bois donne environ 3000 calories par kilogramme ; par une dessiccation préalable, sa puissance calorifique s'élève de 26 pour cent.

Les bois durs pèsent 400 à 500 k. au stère, les bois résineux 300 à 400 k. et les bois tendres 200 à 300 k. Le mètre cube de fagots ne pèse que 126 k. en moyenne.

La sciure de bois et les chutes, copeaux, etc., sont le combustible ordinaire des scieries ; ce combustible exige des dispositions spéciales de foyer.

aïO. Tourbe. — La tourbe est le produit de l'altération spontanée des plantes herbacées et aquatiques dans des marécages.

A la surface du sol, la tourbe est d'un tissu lâche formé de fibres, de feuilles et de racines ; à une plus grande profondeur, elle devient plus compacte, et finit par prendre l'aspect d'un terreau brun-noirâtre, toujours très spongieux. On l'extrait sous forme de briquettes qu'on laisse sécher en plein air ; en cet état, la bonne tourbe brune pèse de 350 à 400 k. le mètre cube, contient 30 pour cent d'eau et de cendres et dégage environ 3000 calories au kilogramme ; c'est un combustible très encombrant. En Bavière, on comprime les briquettes et on les réduit ainsi au tiers de leur volume primitif. Quelquefois, on carbonise la tourbe avant de l'employer.

:rao. Eilffolte*. — Les lignites sont des végétaux dont la décomposition est plus avancée que celle des tourbes et moins avancée que celle des houilles. On les distingue en diverses espèces suivant l'état de décomposition.

Les bois fossiles, à la Tour du Pin (Isère) et en divers points de l'Ain, sont des troncs d'arbres plus ou moins aplatis et brunis qui conservent encore la texture du bois. En Bohême, on en trouve passant à l'état bitumineux.

Les lignites te^Teux (Soissonnais, Halle en Prusse), masse tendre et pulvérulente, mêlée de beaucoup de matières stériles : ce sont les tourbes de Fépoque tertiaire.

Les ligniles secs ou lignites proprement dits, sont un combustible dur, tenace, à cassure unie ou conchoïdale, pesant à l'hectolitre, environ 70 k. On les trouve à Dax, à Aix en Provence (lignite du Rocher bleu), à Manosque (Basses-Alpes). Us brûlent avec une flamme longue et fuligineuse, répandant une odeur désagréable. A la distillation, ils ne chan-

gcDt pas de forme, donnent de l'eau légèrement acide ou ammoniacale et des huiles brunes, et laissent comme résidus 40 à 50 pour cent d'un charboa de même forme que les fragments qui Tout produit, mais fissuré et friable.

Les gaz sont abondants et brûlent avec une flamme vive. Ces lignites sont un bon combustible ; ils donnent jusqu'à 6500 calories par kilogramme ; ils sont souvent sulfureux.

Les lignites gras ont, comme les lignites secs, une cassure conchoîdale ; mais ils sont moins durs, moins denses, d*un éclat plus vif et plus gras ; ils sont plus inflammables et brûlent avec une flamme vive, abondante et fuligineuse. Au feu, ils se ramollissent, se fendent et se boursouflent, et laissent 30 pour cent d'un coke volumineux. On les trouve aux environs de Manosque (Basses-Alpes) et en Bohême, au pied de TErzgebirge, dans les environs d'Ellenbogen et de Tœplitz.

A propos des lignites, il est bon de mentionner certaines houilles très riches en hydrogène, le bog-heady le cannel-coal (Ecosse, bassin de la Loire) qui laissent, à la distillation, dégager de grandes quantités d'un gaz fort éclairant, et sont fort employées par les usines à gaz d'éclairage.

:$;si. Houilles. — La houille est, de nos jours, le combustible le plus important. On la trouve répandue en gisements plus ou moins abondants sur divers points de la surface du globe. La France possède deux bassins de houille considérables : celui de la l.oire (St-Elienne, Rive de Gier) et celui du Nord (Valenciennes, Denain, Anzin, etc.), et divers bassins moins importants : le Creusot, Montceau et Blanzy, Alais, Aubin, Gommentry, Epinac, Ronchamp, etc.

La Belgique nous envoie beaucoup de charbons de diverses qualités, provenant des bassins de Mons, de Charleroi et de Liège.

Les gisements de houille sont très importants en Angleterre, et nos côtes s'approvisionnent de charbons anglais qui viennent dans tout l'Ouest et le Nord en concurrence avec les houilles belges et indigènes.

Les charbons anglais de Cardiff" et de Newcàstle sont fort employés dans la marine.

La Prusse nous envoie dans l'Est, des houilles des bassins de Sarrebrûck» et de la' Ruhr.

Une bonne houille moyenne contient de 7 à 12 pour cent de cendres et d'humidité, elle donne environ 8000 calories et peut vaporiser sous une chaudière bien construite, bien entretenue et bien conduite, 7 à 8 k. d'eau froide par kilogramme.

L'hectolitre de houille pèse de 75 à 88 k., en moyenne 80 k.

La houille avant d'être livrée à l'industrie, est triée suivant la grosseur des morceaux ; la houille en gros morceaux est toujours la plus pure, la moins cendreuse, et se vend plus cher : c'est le -gros ou le péraL Les morceaux gros comme le poing sont la grêle^ la gaillette ; plus petits, ils s'ap-

COMBUSTION BT COMBUSTIBLES 193

pellent la petite gaillette ; puis viennent le menu et enfin le poussier ou fin. Les bouilles non triées sont-dites tout-venant.

Le menu, qui se vend beaucoup moins cber que les autres catégories, et qui renferme le.plus de scbistes et de cendres, forme habituellement 1/3 et souvent plus de la moitié des produits d'une houillère ; c'est souvent un embarras pour les exploitants : on en fait du coke ou des briquettes ; ou bien on le brûle dans des foyers spéciaux.

Soumise à la distillation, la houille laisse échapper d'abord de la vapeur d'eau, puis des vapeurs formées de goudron, de divers carbures d'hydrogène plus ou moins oxygénés, puis des hydrogènes carbonés et de l'oxyde de carbone mélangés d'un peu d'azote ; il reste un coke composé de carbone, de cendres et jd'uu peu d'hydrogène.

La marche de la distillation influe notablement sur la nature et la proportion des divers produits. Dans les usines à gaz, on pousse vivement la distillation, pour obtenir un gaz plus abondant et plus riche en carbone, c'est-à-dire plus éclairant.

Dans les usines à coke, on modère le feu, on mouille le charbon et on agit sur de grandes masses afin de décomposer les hydrocarbures et de retenir à Fétat de carbone flxe, une partie du carbone des hydrocarbures.

Les houilles qui donnent à la distillation beaucoup de produits volatils sont à longue flamme.

Si l'hydrogène est prédominant dans ces produits, la houille est -grasse ; si c'est l'oxygène, elle est sèche.

La houille contenant peu de matières volatiles est toujours maigre.

La réaction qui a peu à peu transformé en houille les produits végétaux enfermés dans le sol depuis des milliers de siècles, a eu pour efl'et d'éliminer progressivement d'abord l'oxygène puis l'hydrogène. On doit donc rencontrer dans les terrains les plus anciens des combustibles ne renfermant presque que du carbone pur : ce sont les anthracites ; puis au fur et à mesure qu'on s'élève dans l'échelle géologique, les houilles anthraciteuses, sèches ou demi maigres, puis les houilles grasses à flammes de plus en plus longues ; au fur et àt mesure que l'oxygène devient plus abondant, on arrive aux houilles maigres à longue flamme ; puis on passe aux lignites des terrains tertiaires, qui ne donnent qu'un coke pulvérulent, et enfin à la tourbe et au bois moderne, dans lequel l'oxygène est en proportion importante et qui,à la calcination, donnent un charbon conservant la forme et la texture du bois qui Ta produit.

Ces règles ne sont pas absolues et présentent quelques exceptions.

Passons rapidement en revue les diverses variétés de houille.

Z9:t. Cimmmîaêmtlon des bouUlefli. — Houilles sèches à longue flamme. — Elles sont dures, compactes, peu friables, cassure unie et conchoïdale ou esquilleuse. Calcinées, elles tombent en morceaux qui ne se collent pas, et

donnent 50 à 60 pour cent de coke ; les produits volatils sont de Teau ammoniacale, des goudrons et des carbures gazeux d'un pouvoir éclairant médiocre.

Principaux gisements à Blanzy (bassin du Centre) et à Louisenthal (Sarrebrûck). Le Derbyshire, le Straffordshire et TEcosse en fournissent aussi. Hovilles grasses à longue flamme. — Cassure plus lamelleuse, coke bien lié, léger et poreux, 60 à 68 pour cent : ces houilles, à la distillation, donnent par kilog. 220 à 320 litres d'un gaz très éclairant : ce sont par excellence les charbons à gaz.

Principaux gisements : couches élevées du Pas-de-Calais et de la Loire, bassins de Commentry et de Blanzy ; bassin de Mons, où on connaît ces houilles sous le nom de flénus gras ; Newcastle (Angleterre) ; bassins de SarrebrQck (Dudweiller, Altenwald, Heinitz).

Houilles grasses proprement dites. — Noires, éclat vif, structure feuilletée et lamelleuse, dureté médiocre, coke bien pris, compact, formant 68 à 74 pour cent du poids du combustible ; donnent moins de gaz que les précédentes.

Ces houilles sont les meilleures pour la forge.

Elles forment voûte au-dessus du trou de vent et concentrent la chaleur sur le fer. Aussi les appelle-t-on houilles maréchales ou charbons de forge.

Principaux gisements : Ronchamp, Denain, Anzin, bassin de la Loire, partie moyenne des bassins du Nord et du Pas-de-Calais, Liège, bassins de Sarrebrûck et de la Ruhr, Newcastle.

Houilles grasses à courtes flammes, — Généralement friables. Donnent 74 à 82 pour cent d'un coke très dense et très dur.

C'est le charbon à coke par excellence. Flamme courte et peu éclatante, rayonnement très intense. Excellentes pour les chaudières, qu'elles attaquent cependant quelquefois au coup de feu.

Gisements : Base des bassins de St-Etienne^ du Gard, de Brassac, d'Ahun, du Nord ; bassins du Creusot, de Charleroi (Belgique), Cardiff (pays de Galles) en Angleterre.

Houilles maigres et anthracitemes, — Noires, généralement striées, cohésion faible. 82 à 90 pour cent d'un coke pulvérulent. Brûlent difficilement et presque sans flamme ; souvent décrépitent au feu.

Principaux gisements : Lisière nord du bassin de Valenciennes, bassins de la Sarthe, du Roannais, de la Basse -Loire, du Creusot, de Charleroi (Belgique) ; Cardiff, Swansea (ouest du pays de Galles).

ZSS3, Anthracltcfli. — L'anthracite est un charbon minéral presque pur, car des échantillons contiennent jusqu'à 95 pour cent de carbone.

L'anthracite est noire ou d'un noir grisâtre avec un certain éclat métallique.

Elle donne 90 à 92 pour cent d'un coke pulvérulent. Elle brûle difficilement, presque sans flamme, en décrépitant et se réduisant en petits morceaux.

Gisements : terrains houillers des Alpes, Swansea (pays de Galles), Pensylvanie (Amérique).

«KM. Cb«rl»oii« de bolfli et coke. — Pour certains usages, avant de brûler des combustibles naturels, on les soumet à une calcination préalable, afin de chasser les parties volatiles.

Le bois calciné donne le cbarbon de bois, qui n'est guère employé que dans les usages domestiques et dans la métallurgie.

La houille calcinée donne le coke. Les hauts-fourneaux modernes sont alimentés, à peu près exclusivement, avec du coke, que Ton obtient au moyen des menus de houille, convenablement broyés, mélangés et même lavés, s*il y a lieu. Le coke métallurgique est dur, brillant, argentin ; il ne brûle qu'en grandes masses.

Le coke est aussi un produit accessoire de la fabrication du gaz d'éclairage ; mais alors il est poreux, assez friable, et s'emploie surtout aux usages domestiques et, à Paris et dans les grandes villes, pour la production de la vapeur. Pendant longtemps, on ne brûlait que du coke dans les locomotives, afin de n'avoir pas de fumée-; aujourd'hui, on ne brûle presque plus que de la houille.

Le coke ne donne guère que la moitié de la chaleur qu'aurait pu fournir la houille dont on le tire.

925. Affffloméré». — On emploie aujourd'hui sur une grande échelle les agglomérés, qui permettent de brûler sous une forme commode les menus de houille. On fabrique les agglomérés en comprimant dans des moules en fonte convenablement chauffés un mélange intime de brai et de houille finement pulvérisée.

Les menus de houille doivent être soigneusement lavés avant le broyage.

Le brai s'emploie en qualités variables suivant que la houille est plus ou moins grasse ; avec de la houille mi-grasse, on emploie 7 à 8 pour cent de brai gras, ou bien 10 pour cent de brai sec. Le brai gras est du goudron de houille concentré, dont on a retiré par distillation de 20 à 25 pour cent de matières volatiles. Le brai sec s'obtient en poussant la distillation à 280» ou 300*, ce qui ne laisse qu'un résidu de 60 à 65 pour cent.

Les briquettes forment un combustible excellent, facile à employer et à emmagasiner ; c'est une très bonne utilisation des déchets des houillères, autrefois presque saris valeur.

La Compagnie parisienne du Gaz utilise, sous forme de briquettes, les poussiers de coke qu'elle produit en quantité considérable : ces poussiers sont agglomérés au moyen de 10 pour cent de brai sec.

226. Combustibles srazeux. — Le gaz de réclairage est fréquemment employé comme combustible dans les petites industries. On a essayé de s'en servir pour chauffer de petites machines à vapeur.

On emploie sur une grande échelle, dans les forges et les verreries, les mélanges gazeux et combustibles que Ton fabrique en faisant passer lentement de Tair à travers de la houille en couches épaisses dans des appareils appelés gazogènes. On obtient ainsi de Toxyde de carbone, de Thydrogène et des hydrocarbures, le tout mélangé de beaucoup d'azote : la puissance calorifique de ce combustible gazeux est assez médiocre, mais il est facile k manier et à doser, et au moyen d'artifices convenables, on arrive à lui faire produire les hautes températures qu'exigent la fusion de l'acier et le travail du verre.

Les gaz des hauts-fourneaux contiennent une notable proportion d'oxyde de carbone ; dans les forges, on les brûle soit sous des chaudières, soit dans les appareils destinés à chauffer l'air qu'on injecte dans le haut-fourneau.

227. Combuiitlbles diverfli. — En Amérique, on emploie le pétrole pour le chauffage des chaudières. M. Sainte-Claire Deville a imaginé des formes de grilles qui permettent de brûler avantageusement les huiles lourdes que Ton trouve en grande quantité dans les condenseurs des usines à gaz ; c'est un produit fort encombrant et livré à bas prix. On emploie les brûleurs de M. Deville dans les laboratoires pour produire de hautes températures; M. Deville en a aussi essayé l'emploi avec succès pour chauffer le bateau à vapeur le Puebla et sur des locomotives du chemin de fer de l'Est. M. Agnellet, fabricant de chapeaux à Paris, emploie les huiles lourdes dans un chalumeau où un vif courant d'air les réduit en poussières liquides.

Dans certains pays, on brûle les schistes bitumineux et les asphaltes naturelles.

Dans les exploitations agricoles, on trouve avantage à brûler, dans des foyers spéciaux, la paille provenant du battage du blé : la locomotive qui active la batteuse est alimentée par ce combustible.

228. Réiitiinéstir Ëem combustibles. — Voici quelques tableaux résumant les principales propriétés des combustibles.

Composition et pouvoir* ei^lorlfliiues de dlvera eombiuitlblcfli desfliéehéo À 140» et privés de eendrea.

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