CHAPITRE VI. — CIIAUFFAGE A DES TEMPÉRATURES ELEVEES, ET<:. KU

D'ailkMirs, coiiiino les cliLMiiinées doivent toujours avoir un exeès de l)uissance due à un exeès de seetiun, une j)lus grande ouverture du refçislrc compense la perte de tirage, pourvu que les moyens employés pour le refroidissement ou l'utilisation ne causent pas une trop grande résistance.

2238. Mais (piand on a l'emploi de toute la chaleur perdue, et qu'on peut disposer d'une action mécanique, il y a bien plus d'avantage à produire l'appel de l'air dans le foyer par une inacliine, ([W de conservera l'air brûlé une température assez élevée pour elléctuer le tirage, surtout quand l'action mécanique peut provenir d'un moteur à vapeur ou à eau, car le travail des hommes et des animaux n'est pas assez régulier, et d'ailleurs revient à im f»rix beaucoup plus élevé.

2239. Il y a même des circonstances dans lesquelles un tirage mécanique, ou une introduction forcée de l'air dans le foyer évite de graves inconvénients ; je citerai comme exemple les verreries. Dans les fours où l'on fond le verre, il n'y a point réellement de cheminée ; le tirage résulte de la force ascensionnelle de l'air chaud dans la hauteur du four, et ce faible tirage est souvent influencé par les vents. D'après des renseignements qui m'ont été donnés par M. de Fontenay, ancien élève de l'École centrale, ingénieur chimiste, la fonte ddns un four à verre, dont la halle était placée dans une vallée étroite, ne marchait que par certains vents ; mais, en établissant à côté des cendriers un ventilateur à force centrifuge mis en mouvement par un homme, il rendit le travail indépendant du vent. Le ventilateur fonctionne seulement pendant la fonte, qui dure quatorze heures ; deux ouvriers, qui se relayent d'heure en heure, suffisent pour effectuer une combustion de près de 200 kilogrammes de bois par heure. Les creusets ont 1 mètre de hauteur sur 0'",30 de largeur, et les grilles sont en terre cuite.

2240. La réviviflcation du noir animal, dans les fabriques et raffineries de sucre, s'exécute quelquefois dans des cylindres de fonte que l'on chauffe progressivement jusqu'au rouge obscur. On conçoit facilement que ces cylindres pourraient être portés sur deux rails parallèles entre eux, perpendiculaires à la direction des barreaux de la grille, qui se prolongeraient dans l'espèce de four qui se trouve à côté du foyer, et qui seraient un peu inclinés vers lui ; les cylindres arriveraient progressivement vers le foyer au-dessus duquel l'opération se terminerait. L'air brûlé reviendrait au-dessus de la voûte du four, sous des plaques de tôle, pour dessécher le noir animal

qui aurait d'abord été (''londu sur la siulace. Cette disposition a été essayée et a dcmné (Tassez bous résultats. La ligure 583 représente une coupe verticale de l'appareil par le milieu du foyer.

2241 . Mais on en)[>l(>ie oi-dinaireiuenl des dispositions toutes diflerentes; ce sont géuéraleuieul des l'ours coulants dans lesquels sont inslallées des batteries de tubes verticaux ou inclinés qu'on charge par le haut et qu'on décharge par le bas. Généralement ces tubes sont en foute; dans certains cas les appareils sont cependant complètement céramiques; des registres qu'on fait fonctionner à des moments donnés permettent de faire écouler tout ou partie de la charge, rouge ou partiellement refroidie dans des étouffoirs ; nous renvoyons aux ouvrages spéciaux pour la description de ces divers appareils.

2242. Indépendamment de la perte de chaleur provenant de la haute température à laquelle l'air brûlé est abandonné dans la plupart des appareils de chauffage, il existe dans quelques-uns, comme nous l'avons déjà dit, une cause de perte beaucoup plus considérable, encore, qui provient de ce que les gaz qui se dégagent renferment une proportion notable de gaz combustibles. C'est ce qui arrive pour les fours à coke, pour les hauts fourneaux et quelques autres appareils métallurgiques à foyers soufflés, dans lesquels le condîustible se transforme presque uniquement en oxyde de carbone.

Pour utiliser la chaleur perdue, il faut effectuer la combustion des

gaz avant de les faire passer dans les appareils qui doivent en absorber la chaleur.

2243. Nous avons déjà, en parlant des fours à coke, indiqué un moyen d'utiliser leurs chaleurs perdues ; nous avons également vu que le premier emploi de la flamme des hauts fourneaux avait été fait en 1812, par M. Aubertot, pour la cuisson de la chaux et des briques, et qu'elle fut beaucoup plus tard appliquée au chauffage des appareils à air chaud, des chaudières, àla carbonisation des bois, etc. Nous avons ensuite décrit les appareils servant à recueillir avant

CHAPITKE VI. — CHALTFAGK A DES TEMPÉHATIUKS ÉLEVÉES, ETC. !<'•>

leur iiillamiiialion rt à iiettoycr les ^a/ dt-veloppés dans eos Iniiiiit'aiix, ainsi que divers loyers [xuir les hniler; nous ne ie\ieiidroii> |ias snr ce i\uc nous avons dit à ce sujet; mais, connue les liaul> iHunieaux olTrent un intérêt tout parliculier, nous ajouterons quelques indications sur le travail du fer obtenu au moyen de leurs gaz et siu l'emploi des <îaz en général.

'22iï. En juin i8U, MM. Laurens et Thomas, conjointement avec MM. dAndelarre et de Lisa, maîtres de forges àTréveray, commuiii((nèreiit à r.Vcadénjie des sciences les résultats qu'ils obtenaient • lune manière régulière dans la fabrication du fer, par la cojnbuslion des gaz des hauts fourneaux. Cette application manufacturière était Ncnue à la suite de plusieurs années de recherches et d'études de .MM. Laurens et Thomas, sur les divers éléments qui entrent dans la constitution du système du travail du fer par les gaz combustibles.

Au mois d'août suivant, M. Faber-Dufaur fit lire à TAcadémie des sciences une note dans laquelle il annonçait qu'il était lui-même par\enu, dans l'usine allemande de Wasseralfingen, depuis plusieurs années, à fabriquer du fer par les gaz des hauts fourneaux ; mais que tous ses essais avaient été tenus secrets par ordre de l'administration,

(Jn voit que les essais relatifs au chauffage des fours employés au travail du fer' par les gaz qui se dégagent des hauts fourneaux ont été tentés simultanément en France et en Allemagne. Mais la priorité scientifique appartient aux métallurgistes français qui ont fait connaître les premiers leurs procédés. La priorité légale de cette importante amélioration dans l'industrie métallurgique leur fut acquise également par des brevets antérieurs à ce qui avait été exécuté en Allemagne.

Du reste, les principes et les appareils employés en France sont très-sensiblement différents et ils me paraissent bien supérieurs à ceux dont on s'est servi en Allemagne.

2245. D'abord le recueillement des gaz ne doit être opéré qu'au gueulard des hauts fourneaux, quel que soit d'ailleurs l'usage de ces gaz qu'on ait en vue; car il est bien évident qu'on ne gagne rien aie faire beaucoup au-dessous, l'excès de matières combustibles que renferment alors les gaz devant nécessairement être compensé par un accroissement de consommation du charbon dans le haut-fourneau. D'ailleurs une prise des gaz, sensiblement en contre-bas du gueulard, change l'allure du fourneau ; car, si l'on prenait tous les gaz, tout se passerait comme si le fourneau se terminait au niveau

(le la prise. Enfin on doit cliorclior à utiliser la totalité des gaz produits et non simplement une fraction de ceux-ci.

Le mode de recueillement des gaz décrit, étant basé sur les principes que nous venons de poser, devait produire de meilleurs résultais fpio celui d'abord employé à Wasseraltingen : c'est, en effet, ce qui eut lieu dans la pratique.

Un nettoyage attentif des gaz, d'après les expériences faites aux forges de Tréveray, est une précaution fort utile ; car les matières entraînées nuisent au soudage du fer et en altèrent souvent la qualité. C'est le système de nettoyage décrit qui a été employé pour le travail du fer.

2246. Les appareils de combustion, qui furent appliqués en France dans la même circonstance, sont bien plus complets que ceux qui ont éié essayés par M. Faber-Dufaur ; l'air et les gaz y sont plus divisés, de sorte qu'on obtient une combustion parfaite alors même qu'on réduit le volume d'air introduit à la proportion tliéorique exactement nécessaire à la combustion ; enfin les gaz, ainsi que l'air de la combustion, étaient portés à une très-haute température dans des cornues réfractaires avant leur arrivée au foyer ; ces diverses circonstances exercent de l'influence sur le degré de température obtenue et sur sa constance.

2247. C'est également en France que fut effectuée pratiquement la conversion préalable des combustibles solides en gaz, au moyen des gazogènes de MM. Laurens et Thomas et sa première application au puddlage et au réchauffage du fer ; nous avons dit antérieurement quelles circonstances empêchèrent alors le procédé de se répandre, quoiqu'il eût réussi.

Depuis quelques années, les idées se sont reportées sur le travail du fer au gaz. Les applications en ont été jusqu'ici peu nombreuses et faites seulement pour des cas particuliers, tels que les fours pour la fabrication de l'acier, la refonte des déchets d'acier et quelques réchauffages spéciaux. Le travail au gaz ne prendra sans doute de l'extension que quand le mode encombrant et irrégulier de génération du gaz, qui est actuellement employé, aura été modifié et ramené probablement au gazogène originel.

2248. Le puddlage au gaz des hauts fourneaux, quoiqu'il eut été complètement résolu au point de vue technique, a été abandonné, notamment pour ce motif que la possibilité de son application ne se présente que rarement. En effet, pour un travail régulier, il convient de ne pas recourir au gaz d'un seul haut fourneau ; nos fourneaux au

CIIAPlTni: VI. - CHAUFFAGE A DES TEMPÉllATL'RES ELEVEES, ETC. 107

(•Ii;u'Ikiii (le bois, à faible proihielioii, li»iii dèlic ivniiis en ^imikI iii>inlii(\ sniil },m''ih''I!iI('MI('uI isolés, et de plus ils ii^jiil j);is du lumiiinjrs à proxiinilé. En uiilro, les facilités ollerlcs [)ar les nouveaux procédés eux-mêmes pour le cliauffago des cliaudières ont fait mulli|>lier les souffleries à vapeur. Quand un liant fourneau a livré ses gaz aux cliaudières et à l'appareil à air chaud ordinaire, ce qui reste, et il en reste dans le cas d'une bonne installation et de; hauts fourneaux un peu puissants, est loin d'être suflisant cependant [»ourune ap|tlieation régulière au puddiage.

11 n'en serait pas de même dans de grandes usines possédant plusieurs hauts fourneaux au coke avec forge à laminoirs dans leur enceinte. Mais alors le travail au gaz peut être considéré comme un accessoire qui occasionnerait des frais d'installation et de conduite (pie l'économie possible de combustible ne paraît pas compenser suffisamment. Si le travail au gaz au moyen des gazogènes était le travail courant, les gaz des hauts founnNUix poinraient devenir, pour le puddiage, un auxiliaire qui ne serait pas à dédaigner.

Il faut dire aussi que l'excédant de gaz, dont nous avons parlé, se trouve sensiblement réduit depuis qu'on a trouvé une économie de combustible à chauffer l'air à des températures beaucoup plus élevées qu'on ne le faisait antérieurement ; c'était là un bénéfice immédiat, relativement facile à réaliser.

Toutefois, il est constant que les travaux exécutés en France ont démontré la possibilité pratique du travail au gaz et posé les bases de son application au puddiage et aux différents traitements sidérurgiques au moyen de gaz combustibles, quelle qu'en soit la provenance, les hauts fourneaux ou les gazogènes.

2249. Dans tous les cas, il est bien peu de hauts fourneaux qui ne tirent pas profit des procédés nouveaux d'utilisation des gaz perdus : tous ceux qui ont des machines à vapeur, et le nombre s'en est considérablement accru, ne les chaulfent pas autrement ; il en est de même des appareils à air chaud.

2250. Dans les usines à fonte placées sur les cours d'eau et où les gaz ne sont pas employés au chauffage de l'air, on les a utilisés avec avantage à des réchauffages, au chauffage des étuveset à la cuisson de la chaux. Connue nous l'avons dit, cotte dernière utilisation avait été tentée déjà par M. Aidjertot en 1812 ; mais elle avait été abandonnée par suite de la difficulté de placer les fours à chaux au sommet du haut fourneau, de leur faible produit et aussi à cause du dérangement à la marche normale résultant de l'appel des gaz ou

I(t8 LIVRE XIII. — CHAUFFAGE DES CORPS SOLIDES.

plutôt (Je la tlamme (juc produisaient ces gaz. On ignorait à celte époque qu'on pût transporter les gaz à de grandes distanees et les brûler dans des foyers spéciaux. Grâce aux nouveaux procédés de prise et de conduite des gaz, cette application est devenue facile. Les fours à chaux ont une hauteur à pou près égale à celle des hauts fourneaux ; ils peuvent être desservis par les mêmes montecharges. Avec des foyers à gaz disposés de manière à ce qu'il n'entre pas trop d'air, on obtient avec le simple tirage du four une température suffisante à la cuisson de la chaux. Les fours peuvent d'ailleurs être intermittents ou continus. La chaux obtenue ainsi peut servir à tous les usages; elle est plus propre, cuite plus régulièrement que celle qu'on obtient dans les fours coulants à la houille. Quelques maîtres de forges en France tirent déjà ainsi un parti important des gaz de leurs hauts fourneaux. On estime que la quantité de chaux produite ainsi est égale à la quantité de fonte fournie par le haut fourneau.

2231. Le bénéfice considérable que procurent les chauffages au gaz est aujourd'hui nécessaire à l'existence de nos forges, et, depuis l'Exposition universelle de 1855, l'imitation en Angleterre, malgré le bas prix du combustible, des procédés usités en France pour l'emploi des gaz des hauts fourneaux, a pris une remarquable extension.

LIXRE XIV

CHAPITRE PREMIER Considérations générales sur le refroidissement dans Tair.

2252. Lorsqu'un corps échauffé est exposé à l'air, il se refroidit, et par le rayonnement de sa surface et par le contact de l'air. Si la surface du corps est maintenue à une température constante, la quantité de chaleur perdue par mètre carré et par heure peut se déduire avec une gi\inde précision des formules que nous avons données dans le livre II de cet ouvrage ; mais quand la chaleur émise par la surface n'est pas constamment restituée, les lois du refroidissement nr sont plus les mêmes et la température du corps s'abaisse progressivement. Quand le corps est métallique, ou quand il est formé d'im vase métallique plein d'eau ou d'un autre liquide, on peut, sans erreur sensible, du moins dans un grand nombre de cas, considérer tous les points du corps comme ayant sensiblement la même températiu'e, et comme se refroidissant simultanément de la même quantité; et, quand on connaît la température de l'air, la forme du corps, son poids et sa capacité calorifiquo, on peut arriver par le calcul à déterminer les conditions de son refroidissement et sa température après un certain temps. Mais si le corps conduisait mal la chaleur, sa température irait en augmentant à mesure qu'on s'éloignerait de sa surface, et celle d'un point dépendrait, après un certain temps, non-seulement des différents éléments dont nous avons parlé, mais encore de sa position. La question serait d'une extrême complication, et réellement insoluble d'une manière gc'nérale ; heureusement cette question ne se i»résentc pas dans l'industrie.

no LIVRE XIV. — DU REFROIDISSEMENT.

2253. Si, dans lo cas d'un vaso plein d'eau ou d'un corps métalli- (pie exposé à l'air à une certaine température, il était important d'avoir au moins une valeur approximative de la température du corps après un certain temps x, on pourrait admettre pour le refroidissement la loi de Newton. En désignant par Y la vitesse du refroidissement, c'est-à-dire le rapport entn; la variation très-petite de température dt et le temps dx, on aurait :

^ = -7iF = ''' ;d'ou./x = -^ ;etlogf = C-^.

M étant le module des tables 2,3025, tXà température après le temps x; en désignant par T la température à l'origine du temps, on aurait C = log T, et la formule deviendrait log / = log T — ^. Cette formule ne renferme plus qu'une seule inconnue «, qu'il faudrait déterminer en observant la température t' après le temps x\ ce qui

donnerait a= — (log ï — log T) ^.

2254. Ordinairement, les questions relatives au refroidissement se réduisent aux suivantes : 1° ralentir la vitesse du refroidissement ; T augmenter la vitesse du refroidissement ; 3° récolte, conservation et transport de la glace ; 4° fabrication de la glace et refroidissement artificiel.