CHAPITRE III

Dispositions propres à accélérer le refroidissement des corps.

2260. Lorsqu'un corps est solide, ou liquide, mais contenu dans un vase fermé, et qu'il doit être refroidi, on augmente la vitesse du refroidissement en donnant à la surface du corps ou du vase un grand pouvoir émissif par un enduit terne. On augmente aussi le refroidissement du corps en accélérant le renouvellement de l'air à sa surface, par une cheminée placée au-dessus de lui, ou en produisant une vive agitation dans l'air qui l'environne.

2201. Quand le corps peut être plongé dans l'eau, et qu'on peut disposer d'une masse assez grande de ce li([uide, il y a un grand avantage, sous le rapport du temps, à elfecluer son refroidissement dans l'eau. D'après quelques expériences, pour des excès de tempe-

rature compris entre 10 et 26% la quantité A de chaleur transmise au liquide par mètre carré et par heure pour une différence de température de /, est sensihlement

Mais, comme dans ces expériences la température du vase n'a pas dépassé 40", il ne faudrait pas appliquer la formule à une température plus élevée. Elle s'éloignerait surtout heaucoup de la réalité si le liquide environnant était amené à l'éhullition, parce que le renouvellement du liquide en contact avec la surface du vase s'etîectuerait hien plus rapidement par la formation des vapeurs que par les mouvements qui proviennent des simples changements de densité. La vitesse du refroidissement serait encore beaucoup augmentée si le corps ou le liquide était vivement agité.

2262. Quand le corps est liquide, vaporisahle à une température inférieure à celle de son ébullition, et qu'on ne craint pas d'en perdre une partie, le mode de refroidissement le plus puissant est l'évaporation ; les circonstances qui favorisent l'évaporationsont : l°une grande surface libre du liquide, 2" un renouvellement rapide de l'air en contact avec le liquide.

Après avoir posé les principes généraux qui doivent servir de guide dans tous les cas, nous examinerons quelques dispositions particulières.

2263. L'acide sulfurique, tel qu'il sort des chambres de plomb dans lesquelles il a été produit, est d'abord rapproché dans des chaudières de plomb, et on termine sa concentration dans de grands vases de platine, disposés de manière qu'on puisse recueilhr et condenser les vapeurs qui se dégagent. Lorsque le liquide a acquis la densité convenable, il faut l'enlever rapidement, afin que les opérations puissent se succéder après de courtes interruptions, non-seulement pour éviter une perte de combustible, mais pour que l'intérêt du capital du vase de platine, capital qui dépasse souvent 40,000 francs, se porte sur une plus grande masse de produits. La disposition qu'on emploie consiste en un siphon en platine, dont la courte branche descend verticalement jusqu'au fond de la chaudière ; la plus longue, peu inclinée à l'horizon, est ordinairement formée de deux tubes parallèles réunis à leurs extrémités ; ces deux tubes inclinés sont placés dans une caisse métallique pleine d'eau froide, qui se renouvelle constamment par un tube amenant l'eau vers le fond, et par un autre tube partant de la surface du liquide. Pour faire écouler

CIIAPITIIE III. — hISPOSIT. l'KOl'HtS A ACCÉLÉUEH I.E lŒniOlDISS. 113

l'acidi' >iiiriiiii|iit' coiie'iMilrô et bouillant, i»ii aiiiuiro le siplinii cii l'ennaiil le rohiiu't qui se trouve à rcvlivinilé do la branclie libre, ('t ouvrant dcuv petits godets qui se trouvent au point culminant : par l'un (in verse de l'acide froid, par l'autre l'air se dégage ; quand le premier est j)lein. on les l'ernie tous les deux et on ouvre le rubincît deeiudement, et les robinets d'accès de l'eau dans le rélrigérant.

22G4. Dans les brasseries, il est important d'accélérer autant (|ue possible le refroidissement du moût, alin de déterminer promplement la fermentation, car un refroidissement trop lent nuit à la qualité de la bière. Autrefois on se contentait de placer le moiltdans de grandes caisses d'une petite profondeur et d'une grande surface. Dans ce système on pouvait accélérer beaucoup le refroidissement en favorisant, par un moyen quelconque, le renouvellement de l'air en contact avec la bière ; par exemple, en plaçant à la surface du liquide ime roue à ailes planes, disposées comme celles d'un ventilateur à force centrifuge, dont l'axe serait liorizontal et tournerait avec une grande vitesse. D'après une expérience faite en Angleterre, pour une bâche où le liquide avait 0",13a de profondeur, et 30 mètres carrés de surface, le refroidissement de 4000 litres de moût durait 10 heures; et en établissant à la surface de la bière une roue à quatre ailes de 2 mètres de diamètre, dont les arêtes inférieures des ailes étaient à 0„027 de la surface du liquide, et qui faisait 120 tours par minute, le refroidissement a eu lieu en 2 heures. Maintenant, dans les grands établissements, on emploie des appareils qui permettent d'utiliser une grande partie de la chaleur perdue.

226o. Le premier appareil dont on s'est servi a été imaginé par Xickols ; il était formé de trois tuyaux en cuivre concentriques : le tuyau intérieur était plein d'air; dans l'intervalle de ce tuyau et de celui qui l'enveloppait, circulait de l'eau froide, et l'intervalle du second et du troisième était parcouru en sens contraire par la bière ; 'Mifin, un tube qui avait toute la longueur des grands tuyaux versait de l'eau froide sur la surface extérieure de la dernière enveloppe. Cet appareil est compliqué, d'un prix élevé et très-difficile à nettoyer. 2266. Une autre disposition, due à M. Tamisier, parait plus avantageuse que la précédente. L'appareil est composé de trois lames de cuivre rectangulaires, parallèles, repliées alternativement de haut en bas et de bas en haut, formant deux canaux ayant une surface commune et fermés latéralement. La bière circule dans le canal supérieur, l'eau parcourt en sens contraire le canal inférieur, et des injections d'eau froide ont lieu sur toutes les parties de la surface

Péclet. m. 8

il4 LIVIU' XIV. — DU REFROIDISSEMENT.

extérieure du caual, par des tubes garnis de tètes d'arrosoir. Enfin, on a ménagé des regards dans les parties culminantes du conduit supérieur, et des orifices dans toutes les parties inférieures, pour enlever de temps en temps les dépôts formés par la bière.

11 est évident que, dans les deux appareils que nous venons de décrire, s'il n'y avait pas d'injection d'eau froide sur la surface extérieure, si l'on n'employait qu'un volume d'eau égal à celui du moût et si le circuit avait une étendue suffisante, il y aurait, en faisant marcher l'eau en sens contraire du moût, échange presque complet de température entre les deux liquides, et l'eau qui a servi au refroidissement pourrait être employée utilement à la préparation d'une nouvelle décoction. Mais, pour ce dernier objet et surtout pour la facilité du nettoyage, les appareils que nous avons décrits (2074 et suiv.) sont bien préférables.

2267. A ces appareils nous ajouterons la description d'un réfrigérant très-employé en France et qui est d'un très-bon service. C'est celui de M. Baudelot-Migeon de Harancourt ; il se compose d'un bâti rectangulaire vertical, à la base duquel se trouve un bac étroit pour recevoir la bière refroidie, et à la partie supérieure un tuyau percé de trous dans toute sa longueur qui distribue la bière dans un premier baquet étroit dont le fond est formé d'une toile métallique très-serrée qui retient les corps étrangers qu'elle pourrait contenir. La bière tamisée tombe ensuite dans un second baquet placé audessous du premier, à section semi- circulaire, et dont l'arête inférieure est percée d'un grand nombre de petits trous qui la laissent couler en la répartissant uniformément sur un premier tuyau horizontal; audessous de celui-ci s'en trouvent un certain nombre d'autres placés dans le plan du bâti ; dans ces tuyaux circule de l'eau froide et pour former une circulation unique, ils sont réunis deux à deux et alternativement par un bout de tuyau vertical ; l'eau froide arrive à la partie inférieure de ce serpentin et sort chaude à l'autre extrémité, c'est-à-dire à la partie supérieure ; cette eau chaude peut être utilisée pour les besoins de la brasserie, soit pour nettoyer les tonneaux, soit pour servir au brassin suivant.

Afin d'assurer la descente régulière de la bière sur toute la suiface des tuyaux chacun d'eux est muni le long de sa génératrice la plus basse d'une bande métallique découpée en dents de scie et qui répartit la bière dans sa chute d'un tuyau sur l'autre.

Enfin l'extrémité de chaque tuyau est fermée par une vis qu'on peut enlever pour eu nettoyer l'intérieur ; c'est là un avantage très-

CHAPiTiU': III. — Disi'itsrr. i'uopiiks a accélérer le refroidiss. 115

-l'riciiv (|iit' |iit''seiilt' ce rôfrigéranl sur le n'IVi^iTiiiil capillaire do MM. Lawiviice ol (!", Iors(jn"(»ii doit so servir d'eaux calcaires ou bourlieuses; le nettoyage des surfaces en contact avec la bière se fait d'ailleurs très-facilement, puisque ces surfaces sont extérieures.

Avec un réfrigérant de 2°', 30 de long siu' l-^jlO de hauteur on peut relVoidir par heure 18 hectolitres de bière.

Dans le cas de réfrigérants puissants, le nombre des tubes devient considérable et l'appareil prend une très-grande hauteur, ce (|ui peut le rendre gênant et en rendre l'installation difficile dans les brasseries ; M. Baudelot remplace alors les tubes circulaires par des tubes à section elliptique dont le grand axe est horizontal ; par ce moyen on peut augmenter la surface refroidissante sans augmenter la hauteur.

Pour augniiMiter la surface de refroidissement et faciliter le renouvellement de l'eau en contact avec les surfaces métalliques, M. Baudelot garnit rintérieur des tuyaux horizontaux d'un hrassecourdiit. C'est une feuille de tôle mince contournée en surface hélicoïdale ayant le diamètre des tuyaux et en occupant toute la longueur. Cette disposition est évidemment favorable à l'échange des températures.

22G8. L'emploi de l'eau de puits ordinaire peut suffire au refroidissement cfes moûts quand il s'agit de bières à fermentation haute ; mais s'il s'agit de moûts de basse fermentation, qui doivent être amenés à une température de 5 à 6", cela ne suffit plus ; on pourrait arriver au résultat désiré en faisant passer la bière déjà refroidie à lo ou 17" par un réfrigérant à eau de puits sur un second réfrigérant à eau plus froide obtenue en faisant passer au préalable l'eau de puits sur de la glace ; on pourrait d'ailleurs réunir les deux réfrigérants en un seul, le réfrigérant à eau glacée occupant la partie inférieure, comme nous l'avons dit déjà pour l'appareil de MM. Lawrence et C"=(208l). Pour refroidir le moût de loà 0%soit de9% il faudra absorber 900 calories par hectolitre, ce qui exigera ^^ = 11\4 soit 12 kilogrammes environ de glace par hectolitre de moût refroidi. Lorsque le moût sera assez riche pour être dilué sans inconvénient, on pourra ajouter directement la glace au brassin, mais on le voit cette addition diminuera de [»liis de 1/10 la richesse dn moût, et elle sera en général peu recommandable; car dans la plupart des cas il aura fallu, pour obtenir un moût assez riche, le concentrer au préalable et évaporer sous l'action de la chaleur plus de 1/10 de

son poids d'eau, opération ([iii constitue une dépense et qui altère la bière en chassant du brassin les matières volatiles qu'il contient.

22G9. Quand le nioùt est suffisamment refroidi, il est amené dans les cuves guilloires où il est soumis à la fermentation ; celle-ci détermine une élévation de température du liquide à laquelle il faut s'opposer sous peine de voir se développer l'action des ferments acétique et lactique et par suite d'obtenir une bière de mauvaise qualité. 11 faut donc s'opposer à ce réchauffement du moût ; on y arrive de différentes manières.

2270. En Angleterre, on fait couler de l'eau de puits dans des serpentins placés dans les cuves de fermentation ; ce moyen est alors suffisant puisqu'il s'agit de fermentations hautes.

2271. M. Yelten (de Marseille) opère de la même façon, mais il emploie de l'eau refroidie à une température voisine de zéro, ce qui permet de maintenir le liquide en fermentation à la température de 6 à 8° qu'on ne doit pas dépasser dans une bonne fermentation

basse.

2272. En Alsace on se sert de nageoires ou nageurs; ce sont des cônes ou des cylindres en cuivre ou en tôle étamée contenant 50 ou 60 litres qu'on remplit de glace et qu'on introduit dans les cuves à fermentation; la quantité de glace qu'il faut employer au maintien de la température du moût dans le cas de l'emploi de la circulation de l'eau froide aussi bien que de celui des plongeurs est très-considérable. Elle est au moins de 25 à 30 kilogrammes par hectolitre de

bière.

2273. Le refroidissement de l'eau de condensation des machines à vapeur est indispensable quand on ne peut pas disposer d'une quantité d'eau froide suffisante, et qu'on est obligé de faire servir constamment la même eau, ou bien quand l'eau froide est prise à une grande profondeur et que les pompes consomment trop de travail.

2274. On peut refroidir l'eau de condensation d'une machine à vapeur, et utiliser la chaleur qu'elle renferme, en effectuant son refroidissement soit par un courant d'air qui passe dans des tuyaux plongés dans l'eau et qu'on amène dans des séchoirs ou dans des atehers, soit en la faisant circuler dans des conduits placés dans des atebers.

2275. Mais quand on n'a pas l'emploi de la chaleur de l'eau de condensation, la meilleure méthode consiste à favoriser le refroidissement par l'évaporation. La figure o8i représente une coupe verticale, d'une disposition assez simple, qui produit un refroidissement

ciiAPiTiit: m. — uisposiT. piiopiœs a accl:ll:[Œ[i Lt iu:ruoiDiss. 117

très-rapiilc. L'eau cliaiido arrive |iai- le liilic \ dans la liàdic |t, smilemic à unr iMMlainc liaiili'iir par un liàli en huis; elle s'/'cunlc par un j^raïul iiniiihrc (ruriliccs lr('s-j)i'lil> ixToés tlaiis le l'ond de cotte bàclie, ol t'tmhe sur des fagots d'épines (]iii la di\iseiil et d'timent accès à l'air aspiii' par la eliemiiiée II ; l'eaii, après avoir

traversé les fagots, tombe dans la bàclie CC, où elle est prise* paiune pompe qui la remonte dans la bâche B.

227G. La ligure 583 représente une coupe verticale d'un ap[tareil disposé d'une autre manière. La bâche supérieure est garni(! d'un grand nombre de tubes métalliques D, D, fixés sur son fond, s'élevant à une certaine hauteur, et se prolongeant au-dessous de quelques centimètres ; à la partie inférieure des tubes, sont attachés des tuyaux en toile S, S, maintenus ouverts par des anneaux métalliques qui se trouvent au bas de chacun d'eux. De nombreux orifices percés dans le fond de la bâche B et autour des cylindres, permettent au liquide de s'écouler sur la surface des tuyaux de toile pour tomber dans la bâche C; les tuyaux forment alors des cheminées dans lesquelles Tair échauffé i)ar l'eau chaude se meuti'apideinenl et produit une prompte évaporalion.

2277. Dans la figiu^e o8C, on voit un appareil disposé encore d'une autre manière. Le fund de la bâche supérieure est percé d'un grand nombre de trous circulaires dans lesquels sont placées des cordes d'un diamètre un peu inférieur; ces cordes passent dans deux trous voisins; elles sont soutemies par leur milieu, et servent de conduits à l'eau qui s'écoule de la bâche supérieure dans la bâche inférieure.

L'air, appelé par la clieininéi; centrale, traverse le faisceau de cordes cl refroidit rapidement Teau qui coule sur les surfaces.

Fig. 585. Fig. 586.

2278. L'appareil représenté dans la figure 587 a beaucoup d'ana-

Fig. 587.

logie avec le précédent. L'eau s'écoule encore à la surface de

CHAPITUE III. — ItISPOSrr. PROPRES A ACCÉLÉRER LE REI-ROIDISS. 119

cordes, mais les I)à<'li('s sont roclantiiilaircs ; l'ospaciî qui los sépare est IVriiU' (le toiile |iart, et (•ominiiiiitiue (11111 cnle avec un venlilaleur à force centrifuge et par le (^(*»l(!' oppos(i avec une chemincîe. L'eau (le la bâche infcM'ieure est reinont(''e i»ar une pompe, dans le caa où une seule chute ne la refroidit pas sul'lisammeul

2279. Le mi^me appareil pouvait servir à la solution du prohU-me inverse, c'est-à-dire au refroidissement de l'air au moyen d'eau plus froide que lui: c'est une disposition tout à fait analogue en effet «pii a L'té employée par MM. Nezevaux et (larlandat pour rafraîchir lair; leur appareil se compose d'une caisse rectangulaire divisée en deux compartiments suivant la hauteur par une plaque métallique mince percée de trous et légèrement inclinée ; dans le cas le plus ordinaire cette inclinaison qui peut d'ailleurs être variable est de 4 centimcitres par mètre. A la partie supérieure de la plaque se trouve une rigole recevant de l'eau par un tuyau extérieur et qui la répand ensuite sur la plaque de telle façon qu'elle y prend une épaisseur de \ centimètre environ; cette eau se déverse à l'autre extiT'inité de la plaque le long d'une autre plaque presque verticale située à quelques centimètres de la paroi de la caisse et qui descend à une très-petite distance du fond de celle-ci ; l'eau se répand alors sur le fond de la caisse et s'écoule par un trop-plein à calotte dans lequel il peut se former une petite colonne d'eau destinée à équilibrer l'excès de pression que présente l'air de l'intérieur sur l'extérieur; L'air est amené par un ventilateur dans le compartiment inférieur delà caisse, traverse l'eau qui se trouve sur la plaque médiane, se refroidit au contact de cette eau, à une température voisine de la température de celle-ci, et s'échappe par un tuyau qui surmonte le compartiment sup('rieur. L'échange de chaleur se fait suivant la loi des mélanges; un calcul très-simple et qu'on trouve dans tous les traités élémentaires de physique fera connaître la quantité d'eau nécessaire pour obtenir un refroidissement déterminé de l'air.

En principe cet appareil nous paraît avoir un désavantage sur le précédent en ce qu'il exige un excès de pression de l'air nécessité par son passage à travers la couche d'eau qu'il doit traverser.

2280. MM. r.eneste fils et Ilerscher frères ont employé poui- le refroidissement de l'air une tour cylindiique en ma(;onnerie remplie de menu coke arrosé constamment par un tourniquet hydraulique alimenté d'eau froide ; l'air circulait dans cette tour en sens inverse du courant d'eau. Ici encore il y a une perte de charge sensible par le passage de l'air au travers d'une épaisse couche de coke ; mais si

la section horizonlalc de In loiir à coke est gronde, la vitesse de l'air pourra être assez i'aihle i)oiir que la perte de charge soit notablement atténuée ; il y a enfin dans cette disposition un refroidissement méthodique qui permet de réduire la quantité d'eau au minimum.