CHAUFFAGE DE L'EAU PAR CIRCULATION

1061. Chauffage de l'eau par circulation. — Un mode de chaufTage très employé est le chauffage par circulation qui permet, au moyen de tuyaux convenablement disposés, de transporter la chaleur à d'assez grandes distances du foyer, pour le chauffage de postes d'eau dans une habitation, le service des bains, etc. On peut, par ce procédé, distribuer Teau chaude à tous les étages et avoir la chaudière et le foyer dans la cave. On diminue ainsi les chances d'incendie et Tapprovisionnement de charbon en même temps que l'installation et le service sont rendus plus faciles.

Le procédé de chauffage par circulation d'eau est appliqué dans les locaux habités, comme nous le verrons plus loin.

Le fonctionnement d'un chauffage par circulation est basé sur le mouvement qui se produit entre deux tuyaux verticaux communiquant ensemble et remplis par des fluides de densité différente.

Ainsi lorsque le sommet d'une chaudière M (fig. 611) est en communication directe avec un réservoir supérieur R par un

5iO CHAUFFAGE DES GAZ, DES LIQUIDES ET DES SOLIDES.

tuyau AB, si on relie le réservoir avec le bas de la chaudière par un second tuyau CD, plus ou moins développé et exposé au refroidissement, la densité de Teau, relativement froide de la colonne CD étant plus forte que celle de l'eau chaude de la

colonne AB, il se produira nécessairement un mouvement dans le sens ABCD.

Le phénomène est analogue à celui qui se produit dans les cheminées, et la vitesse de circulation peut se calculer approximativement de la manière suivante.

Soient :

H la hauteur commune des deux colonnes ; d la densité de Teau dans la colonne CD à la température f;

d^ la densité dans la colonne AB, à la température t^.

Si les températures sont au-dessus de 4", ce qui est toujours le cas en pratique, du moment que t^ est plus grand que t, il en résulte que d^ est plus petit que d.

Calculons, dans les deux sens, les pressions sur la tranche mn de section Û dans la partie horizontale du tuyau de circulation revenant à la chaudière. Nous négligeons les pressions qui s'exercent au-dessus du niveau B, puisqu'elles agissent à la fois et également sur les deux colonnes BA et CD, et disparaissent dans le calcul.

Du côté du tuyau de retour CD, on a :

wi

Fig. <)ii.

Dans le sens opposé BA

¥=zÇmd.

f=QEd,

et la différence de pression F — /) en vertu de laquelle se produit le mouvement, est :

F-y = ÛH(rf-rf,)

F ^f représente Texcès de pression évalué en tonnes de i ooo kilogrammes, si H et Û sont évalués en mètres.

Pour déterminer la hauteur d'eau E à la densité d qui produirait le même excès de pression, il suffit d'écrire l'égalité :

ou

E étant la hauteur d'une colonne du liquide qui s'écoule faisant équilibre à l'excès de pression Y — f,

Cette valeur de E est la charge en hauteur d'eau qui produirait le mouvement ; s'il n'y avait pas de résistances la vitesse serait donc donnée par la formule

V=rV^é'l^=Y/2^H(i~^*)

C'est, sous une autre forme, la formule trouvée dans la théorie du tirage des cheminées (T. P*", 420).

L'eau, comme les gaz, éprouve, en circulant dans les conduites, des résistances dues aux frottements, aux changements de section et de direction qui diminuent la vitesse et produisent une perte qu'on peut désigner par R. La vitesse réelle sera donnée par la formule (204).

Comme la densité de l'eau liquide est toujours très voisine de l'unité, puisqu'elle varie à peine de o.o3 entre o® et 80**, on peut approximativement faire au dénominateur rf = 1 , et on a plus simplement :

et

Ces formules simplifiées peuvent être souvent utilisées.

La détermination de la perte de charge pour des tuyaux de différentes natures et de divers diamètres a fait l'objet de nombreuses expériences. D'après les résultats trouvés, on a proposé diverses formules pour exprimer la valeur de cette perte. Une des plus employées est celle donnée par de Prony :

E est la charge à l'origine de la conduite ;

e la charge à l'autre extrémité ;

E — e la perte de charge ;

L la longueur développée de la conduite ;

D le diamètre de la canalisation ;

V la vitesse de circulation de l'eau ;

a coefficient égal à 0,0000173;

La formule qui précède affecte la forme binôme, mais, dans la plupart des cas, on peut négliger le terme du premier degré de la vitesse v et obtenir une approximation suffisante, à la condition de modifier convenablement le coefficient h du terme du second degré, pour tenir compte dans une certaine mesure de la partie négligée. On a ainsi une formule monôme analogue à celle employée pour les gaz

^, 4KL i^2 D E K ,

E=:-^X — ou -x^=-«>^

dans laquelle on néglige la charge e à l'extrémité de la conduilo et qui correspond à la vitesse v. Généralement, cette charge a ne représente qu'une fraction peu importante de la charge E et peut sans inconvénient être négligée à côté de cette dernière.

K est un coefficient qui varie quelque peu avec la vitesse de l'eau et surtout avec le diamètre du tuyau.

On peut mettre la formule sous une autre forme