CHAPITRE IV. — lŒFROiniSSEMEM DES COUPS, ETC. \'M

une manivelle sert à lui donner le niouveniont. Ce cylindre porte (ItMix fonds mobiles d«»nl on fait le seiTajîe au moyen d'une vis tra- \ersanl une Itari'e qui se fixe à ses extrémités dans deux (treilles attachées au cylindre; dans ce cylindre se place un congélateur loiim'' de cvlindres en métal mince dont une extrémité est fermée et dont l'autre ouverte est soudée sur une plaque circulaire : ces cylindres sont d'inégal diamètre et disposés de façon à ce que dans chacun d'eux se forme une couche de glace annulaire ; les diamètres sont calculés de telle façon que les cylindres annulaires ainsi obtenus dans ime oi)ération qui dure o à 6 minutes peuvent entrer les uns dans les autres et ne former qu'un seul bloc, en se soudant parle fait du f'ef/el ; ces cylindres sont d'abord remplisd'eaii ; puis renversésdans une caisse métallique, où ils sont placés suivant une certaine inclinaison convenablement déterminée, d'où il résulte qu'il ne reste dans les cylindres que la quantité d'eau nécessaire à produire la glace qui doit sy former. Ce congélateur est placé dans le cylindre; on pose et on assujettit ensuite le couvercle du côté de la partie ouverte des cylindres du congélateur^ puis, retournant l'appareil, on y introduit le mélange réfrigérant et on ferme la deuxième ouverture du cylindre extérieur; On fait alors tourner pendant 3 ou 6 minutes et la glace se trouve faite dans l'appareil. D'après M. Toselli, on peut calculer la glace obtenue dans un appareil déterminé par la formule P = K (To — T) Pq X 1,62. Dans cette formule Po est le poids de l'eau qui sert à former le mélange réfrigérant, T sa température ; To est l'abaissement de température que fournit le mélange ; soient 26 dans le cas du mélange d'eau et d'azotate d'ammoniaque, K un coefficient égal à 0,0 13 et P le poids de glace obtenue. Si on fait P^ = 1 , T^ = 26, T = 10 ou P = 0'',332. Soit en glace le tiers de l'azotate d'ammoniaque employé.

2319. La glacière Charles est formée d'un petit tonneau en bois dans lequel on met le mélange réfrigérant. On y introduit un congélateur en étain formé de tubes égaux soudés sur une calotte qui se ferme par un couvercle vissé, ce couvercle porte un axe qui traverse le couvercle en bois du toimeau; celui-ci étant fermé, on ajoutée l'axe une manivelle que l'on tourne pendant 12 ou 13 minutes; l'appareil est aussi disposé pour préparer les glaces, les sorbets, frapper les carafes, etc.

Pour régénérer h' sel, on fait évaporer le liquide dans une capsule (le fonte émaillée jusqu'à ce que l'aréomètre marque 36" dans cette dissolution ; ou verse ensuite dans une terrine, où la dissolution se

prend on masse ; on écrase ensuite celle masse avec un pilon. 2320. Les glaciers, pour congeler les sorbets, se servent de vases en étain ayant des couvercles fermant à vis, garnis d'une poignée. Ces vases, qu'on désigne sous le nom de sorbetières^ renferment le liquide à congeler; on les agite de temps en temps dans un mélange de glace et de sel marin, et on les ouvre pour détacher, avec une spatule en bois, la glace qui s'est formée à la surface intérieure. Cette opération est longue. M. Loefz a imaginé une disposition au moyen de laquelle la glace se forme avec une grande rapidité, et qui peut être employée avec un mélange frigorifique quelconque. Cet appareil, qui est maiulenanl très-répandu, permet de se servir de sorbetières ouvertes, et d'enlever d'une manière continue, et très-rapidement,

Fig. 59 i.

la glace qui se forme à la surface intérieure. Il est représenté dans la figure 594. A, vase de bois, renfermant le mélange de sel et de glace pilée; le diamètre est d'environ 0"\60 ; la hauteur est également de 0'",60 ; B, sorbetière en étain de 0^,006 d'épaisseur, de 0"\40 de hauteur, etde0"',31 de diamètre ; D, arbre en fer étamé qui traverse la sorbetière, à laquelle il est fixé, et qui se termine par un pivot tournant dans une crapaudine; C, pièce en fer à biseaux suivant le contour de la surface intérieure des sorbetières, et fixé sur la tra-

CIlAl'ITHfc: IV. — HKb'ROIDISSEMENT ItRS CORPS. KTC I 'i I

^■^'^s(' TT. Lf inoiiM'iiitMil de rol.-ition se (loiiiic ;ui imiycii d'iiiir iiiiini- \elli' M. (lu Milaiil V,(l»' l'arbre II it'itnsanl sur les deux iiKuilanls !'. V , cl iltmc série irengiviiages E, F, I, K. Il \ a nidjuaireiiiLMit deux sdi- Itétières mises en mouvemcnl |)ar la même manivelle; mais eliaenne délies est pourvue d'un emiuayage N, mamruvié par un levier à contre-poids L, comme l'iudifpie la ligure. Au moyen d(^ cet appareil, en faisant faire à la sorbetière .'UJO tours |iar miuule. (Ui iModiiil de 4 à .*) kilngr. de glace en 'i minutes, avec le travail d'ini seid lionune.

2'^'2\ . Hcfroidissement par la vaporisation d'an lirpiide. — On sait que les liquides volatils en s'évapdianl délerniinent un abaissement de température d'autant plus notable que leur volatilité est [dus grande ; les corps mis en contact avec le liquide devront se refroidir comme lui, et on pourra obtenir ainsi soit de la glace, soit un refroidissement spécial.

On peut séparer tous les appareils destinés à obtenir ce résultat en deux groupes principaux : Le premier comprend tous les appareils fondés sur le jirincipe de Texpérience de Leslie, et dans les- (piels on trouve un liquide volatil renfermé dans une capacité où on fait le vide et en conmmnication avec laquelle se trouve un récipient contenant une substance qui absorbe les vapeurs du liciuide, de façon à maintenir le vide et par suite la rapidité, de révaporation. On pourrait employer l'eau comme liquide volatil et le cblorure 'de calcium comme absorbant. L'appareil se composerait de deux cylindres en fonte, placés verticalement, communiquant entre eux par leurs parties supérieures, environnés de matières non conductrices, renfermant, l'un de l'eau, l'autre du chlorure de calcium, et communiquant avec une puissante machine pneumatique. Lorsque le vide aurait été fait dans les deux cylindres, une évaporation rapide s'établirait, par suite de l'absorption de la vapeur par le cblorure de calcium, et refroidirait promptement l'eau au-dessous de 0". Poiu' que Févaporation se fit plus rapidement, il faudrait que l'eau, dans l'un des vases, fût constamment rejetée en pluie, et que le chlorure de calcium fût distribué sur des cloisons, de manière à présenter beaucoup de surface à la vapeur. Si les corps environnants ne restituaient i)as de chaleur à l'eau, en la suitposant piimilivement à 10", la congélation de 1 kilogramme d'eau exigerait rémission de 10 + 79 = 89 unités de chaleur, et, par conséquent, l'évaporation de 89 : 540 = O^l^S d'eau ; mais comme il y aurait toujours de la chaleur fournie par les corps environnants, et siu'tout par le vase de condensation, la quantité de vapeur à fournir serait beau-

coup plus cousidci'iihle. La déi)ens(' de travail pour produire et maintenir le vide serait peu inipurtanle, ainsi que la dépense de combustible p<iin' la calcination du chlorure de calcium. Le degré de perfection quOn a obtenu dans les appareils à cuire dans le vide, ne permet pas de douter (ju'on ariiverait très-facilement à maintenir le vide pendant le temps nécessaire à la congélation. Mais, de ces considérations générales à l'exécution, il y a encore loin, et des essais sur une assez grande échelle seraient indispensables, non-seulement pour s'assurer qu'on ne rencontrera pas des difticultés imprévues, mais encore pour étudier les détails de construction et pour déterminer approximativement le prix de revient de la glace obtenue.

Depuis lépoque où Péclet écrivait ces lignes, un assez grand nombre d'appareils ont été établis d'après ces principes, et un certain nombre d'entre eux prennent place parmi ceux qui fournissent actuellement les résultats les plus avantageux.

2322. x\L Carré aine prit, le 24 août 1839, un brevet pour la production du froid au moyen d'appareils divers qui se rapportent à ce principe. Les appareils de M. Carré, construits et perfectionnés par MM. Mignon et Rouart, peuvent être comptés parmi ceux qui produisent les meilleurs résultats.

L'ammoniaque liquéfiée est le liquidé volatil qui a été choisi par M. Carré; elle peut être obtenue facilement; elle est très-volatile ; elle bout à — 34° sous la pression ordinaire ; sa chaleur latente de vaporisation est d'environ 500 calories. L'eau a été choisie comme absorbant de l'ammoniaque ; on sait, enefîet, qu'un volume d'eau dissout 783 volumes d'ammoniaque à \o% et que cette dissolution se fait avec une rapislité énorme. L'appareil est donc fondé, comme on le voit, sur l'expérience de Faraday de la liquéfaction de l'ammoniaque. Faraday avait observé, pendant la réabsorplion de l'ammoniaque par le chlorure d'argent contenu dans son appareil, que la branche qui contenait l'ammoniaque se refroidissait notablement, tandis que celle qui contenait le chlorure d'argent s'échauffait.

2323. Les appareils construits par MM. Mignon et Rouart se rapportent à trois types ditïérents. Deux sont intermittents et servent pour les faibles productions et les productions moyennes ; le troisième est continu et sert pour obtenir une production plus considérable et plus économique.

Les appareils se rapportant au premier type servent à produire de 1 à 2 kilogrammes de glace par opération ; ils sont destinés à l'usage des familles ou des laboratoires. Ils se composent de deux réservoirs,

CIIAPITHK IV. — RKFUoimsSEMENT DES CORPS, ETC.

ii:i

1*1111 A a|»|H'l(' cliaiidirrc ((i^^ .'JOrj) ; raiitre 15 appclr coii^'rhitciir ; dans la cluuulit'rc se Iroiivo iino soliilhui a<pi(Mis(' (raiimi(»iiia(iii(; Irès-concciilréo ; à la |iarlir siiiM'i'iciirc de ccIUî cliaiuliùre est fixô lin U\ho métallique (|iii plmi^M' dans la dissidntion ; ce tnbe esl n'ni[»li dlniilc, et on y plaee un llici inouiètio ; lo second réservoir est à doulde enveloppe et laisse libre une capacité cylindrique intérieure dans laquelle on introduit un cylindre en fer-blanc qui reçoit l'eau à couj^eler, on établit un contact p'us intime et une transmission plus complète de la cbaleur entre le cylindre; et l'enveloppe en plaçant dans celle-ci une petite quantité d'alcool qui remplit l'espace trèsétroit laissé entre le c\lindre et l'enveloppe. Cette dernière est mise en comnumication avec la cliaudière par un tube qui vient se brancher à la partie supérieure d'un petit réservoir qui surmonte la chaudière. Une traverse maintient l'écartement des deux parties de l'appareil, le consolide et sert de poignée pour manier l'appaleil. On commence par placer l'appareil horizontalement, le congélateur en haut, de façon à faire passer dans la chaudière le

Fig. 59Ô.

liquide qui pourrait se trouver dans le congélateur, ensuite on place la chaudière sur un fourneau et le congélateur dans un baquet C rempli d'eau froide, on chauffe modérément jus(|u'à ce que le thermomètre marque 130"; on enlève ensuite la chaudière du feu; on vide de l'eau qui se trouve dans la capacité interne du congela-

lli LIVRE XIV. — DU REFROIDISSEMENT.

leur; on place la cliaiulièrc dans le baquet C, après avoir eu le soin d'enlever le bouchon T pour qu'elle ne plonge dans l'eau que jusqu'aux trois quarts de sa hauteur ; on met ensuite dans le congélateur l'alcool nécessaire et on y place le vase qui contient l'eau à congeler; on entoure le congélateur d'une enveloppe de laine bien sèche. L'eau qui sert au refroidissement doit avoir une température de {'2" ; si cette eau était à une température plus élevée, il faudrait chaulfcr davantage dans la première o|)éiation. Par exemple, pour de l'eau à 25° on chaufferait à 150° ; la durée du chauffage pour l'appareil de 1 kilogranmie de glace est de une heure environ; avec l'appareil de 2 kilogrammes, la durée du chauffage est de une heure et demie. 11 est facile de comprendre ce qui se passe dans l'appareil ; pendant qu'on chauffe la chaudière, l'ammoniaque distille pour se rendre dans le congélateur où la pression et l'abaissement de température la forcent à se liquéfier, de sorte que, le chauffage fini, on a dans la chaudière un liquide chaud ne contenant plus d'ammoniaque et du gaz liquéfié dans l'enveloppe du congélateur. Pendant qu'on refroidit la chaudière, l'ammoniaque liquéfiée se volatilise pour venir se redissoudre dans la chaudière et sa volatilisation produit du froid. L'objet du réservoir qui surmonte la chaudière est d'empêcher l'entraînement de l'eau par le gaz pendant le chauffage ; pour s'opposer d'une façon plus complète encore à cet entraînement d'eau, MM. Mignon et Rouart, se fondant sur des expériences qui leur sont personnelles, se proposent d'ajouter à la solution ammoniacale une certaine quantité de chlorure de calcium.

Ces appareils ne peuvent servir qu'à une production ne dépassant pas trois kilogrammes de glace ; si l'on voulait augmenter ces proportions, on arriverait vite à une impossibilité de manœuvre, aussi bien qu'aune durée beaucoup trop longue du refroidissement.

2324. Pour une production de 25 kilogrammes de glace et au-dessous, MM. Mignon et Rouart construisent un appareil aussi intermittent, basé sur les mêmes principes que le précédent ; mais cet appareil est à demeure et les surfaces liquéfiante et volatilisante sont augmentées de façon à obtenir une opération plus lapide. Cet appareil se compose d'une chaudière verticale placée sur un foyer ; une première partie de cette chaudière placée intérieurement produit de la vapeur qui vient chautler un faisceau tubulaire placé à la partie supérieure et dans lequel se trouve la dissolution ammoniacale ; ce faisceau communique au moyen d'un tuyau avec un serpentin plongé dans une bâche d'eau froide et où se fait la Hquéfaction, le

f.lI.VPlTHE IV. — REFROIDISSEMENT DES CORPS, ETC. lio

li<|iii(lo ooiilt» dans un ivcipiiMit infrriciM", d'où il peut rtro inlmduit dans un cnngclateiu' plaiMÎ à cn\ô. Un système de tuyaux et de robinets permet de régl<'r la distribution de l'eau, du gazon du gaz liquéfié; par l'opération inverse, le congélateur est en communication avec le faisceau tubulairc qu'on refroidit en arrêtant le feu sous la tliaudière et enremjilissant ensuite cette cbaudière d'eau froide. On comprend que le défaut des appareils intermittents consiste dans la perte de cbaleur résultant de l'obligation où l'on est de réchauffer et de refroidir successivement les organes de l'appareil ; ce sont des machines dans lesquelles les pertes sont considérables par rapport ,i l'etTet utile.

232.J. Quand on veut construire des appareils de plus grande dimension et dans lesquels on recherche une production économique, on est obligé d'avoir recours à la continuité.

Pour se rendre compte de la marche que doit avoir un appareil continu, le mieux est de la déduire de celle dun appareil intermittent. Cette dernière se compose de deux opérations distinctes l'une de l'autre et accomplies par les mêmes organes :

1° Chauffage de la chaudière et liquéfaction du gaz ammoniac dans le congélateur ;

2" Refroidissement de la chaudière et volatilisation du gaz ammoniac dans le congélateur.

11 en résulte qu'on constituerait un appareil continu au moyen de deux appareils intermittents dont les fonctions chevaucheraient. On voit donc qu'un appareil continu se compose essentiellement de quatre réservoirs accomplissant simultanément les quatre fonctions ({ue nous venons d'énumérer ; il y aura donc :

1" Une chaudière distillant le gaz ammoniac ;

2" Un liquéfacteur le condensant à l'état liquide au moyen d'un courant d'eau froide et de la pression ;

3° Un congélateur volatiUsant le gaz ammoniac liquéfié et produisant le froid ;

4" Un récipient d'absorption dans lequel le gaz ammoniac sera redissous et qu'il faudra également refroidir par un courant d'eau pour enlever la chaleur développée dans la dissolution du gaz.

L'ensemble de lappareU est représenté (ig. 59o. A est une chaudière cylindrique chaulTée au moyen d'un fourneau, mais qu'on peut aussi chauffer au moyen de la vapeur circulant dans un serpentin placé dans la chaudière ; elle contient la dissolution ammoniacale qui en occupe à peu près la moitié de la hauteur ; dans la partie supéci.et. m. 10

péi'ieure de la cliniidièio se trouve une série de plateaux de rectification analogues à ceux que nous avons décrits pour la rectification de l'alcool et qui ne laissent arriver au sommet de la chaudière qu'un gaz privé d'eau; cette chaudière est munie d'nn tube à niveau 0, et d'une soupape de sûreté M ; le gaz qui pourrait s'écliapi)er par cette soupape est dirigé par un tuyau latéral dans le vase N, qui contient de l'eau poiu- l'absorber ; le gaz ammoniac sort de la chaudière pai' un tube a' et se rend au liquéfacteur B, celui-ci est formé d'une caisse dans laciueUe circule de l'eau froide. Cette caisse contient un certain nombre de serpentins formés de tubes horizontaux et disposés dans un plan vertical ; chacun de ces serpentins aboutit d'une part à un tuyau unique qui reçoit le gaz en «, et d'autre part à un tuyau placé à l'autre extrémité de la caisse et d'où part le tuyau II donnant issue au gaz liquéfié et qui le conduit dans le distributeur d'où il sort en c pour arriver en c' par un tuyau contigu au tuyau de retour de l'ammoniaque volatilisée, et qui môme s'enroule autour de celui-ci de façon à produire un échange de température entre les deux fluides qui circulent ; ce distributeur est un cylindre muni à la partie inférieure d'un tube de 13 ou 20 centimètres de largeur, et se terminant par une partie d'un diamètre un peu plus étroit fermée à son extrémité inférieure et offrant latéralement une petite ouverture communiquant avec le tube c ; un flotteur léger ouvert à la partie supérieure et fermé à la partie inférieure se termine par un tube percé latéralement d'un orilicc correspondant au précédent ; l'ammoniaque liquéfiée coule d'abord entre le vase et le flotteur, puis en dépasse le bord et s'introduit dans celui-ci ; quand la quantité qui se trouve dans le flotteur est sufflsante, il descend et, les deux orifices se trouvant alors en regard, l'écoulement de l'ammoniaque a lieu; si l'ammoniaque s'écoule trop vite, le flotteur se vide, remonte et l'orifice d'écoulement se trouve rétréci ou même bouché. Le flotteur est disposé de façon à ce que l'amplitude de son mouvement ne dépasse pas 10 à 12 millimètres.

Le tube ce est muni au-dessus du distributeur S d'un robinet qui permet de régler, en l'ouvrant plus ou moins, la différence de pression qui doit exister entre la chaudière, où elle est de huit atmosphères, et les serpentins du congélateur, où elle ne dépasse que très-peu la pression atmosphérique. .

L'ammoniaque liquéfiée arrive en c', dans un autre distributeur S qui a pour but de la répartir également dans les différents serpentins du congélateur C. Celui-ci présente différentes dispositions sui-