DISTILLATION DE L'EAU
932. Nous avons vu, dans le chapitre relatif aux chaudières à vapeur, que l'eau ordinaire renferme en dissolution des matières salines provenant, en général, des terrains qu'elle a traversés. Les sels que l'on rencontre le plus souvent sont le carbonate et le sulfate de chaux. Ces substances existent parfois en telle quantité dans l'eau, qu'elles rendent ce liquide impropre à certains usages. Lorsqu'on veut purifier une eau de cette nature, la distillation permet d'opérer avec facilité la séparation du liquide et des matières étrangères qui l'accompagnent.
Alambic. — L'appareil qu'on emploie dans ce but est connu sous le nom d'alambic (fig. 5i4).
Il se compose d'une chaudière appelée cucurbite, placée dans un fourneau ; celle-ci est surmontée d'un dôme ou chapiteau communiquant avec un condenseur formé d'un serpentin qui plonge dans une cuve remplie d'eau.
On place le liquide à distiller dans la chaudière; bien que chauffée à feu nu, celle-ci n'a pas besoin d'être pourvue des appareils de sûreté réglementaires, si elle est en communication directe avec un serpentin dont une extrémité reste ouverte à l'air libre. Le tuyau de communication doit avoir un diamètre suffisant pour assurer le départ immédiat de la vapeur à mesure
de sa formation et pour éviter qu'il ne se produise dans la chaudière une pression appréciable.
On peut remplacer le chauffage à feu nu par tout autre système de chauffage. On utilise souvent la vapeur qu'on h\\ arriver dans un serpentin ou dans un faisceau tubulaire immergé dans le liquide à distiller, ou bien encore dans un double fond recouvert par le liquide.
Fig. 3ii.
La vapeur qui se dégage sous l'action de la chaleur sort de la chaudière, arrive dans le haut du serpentin qu'elle parcourt en descendant et se condense au contact des parois refroidies. Le développement du serpentin doit être suffisant pour assurer une condensation complète et pour éviter tout échappement de vapeur à la sortie de l'appareil.
En conduisant l'opération avec précaution, de manière qu'il n'y ait pas d'ébullition tumultueuse ni d'eau entraînée avec la vapeur, on obtient de l'eau pure qui s'écoule par l'extrémité ouverte du serpentin.
Cependant il convient de mettre à part les premières parties d'eau condensées dans le serpentin car elles contiennent en gêné-
ÛI3TLL\T ION SIMPLE.
rai de Tammoniaque ou d'autres corps volatils qui pouvaient se trouver dans Teau soumise à la distillation.
On recueille seulement les parties intermédiaires qui comprennent Teau la plus pure. Lorsque le volume du liquide de la cucurbite est réduit de moitié environ, on ajoute de Teau nouvelle et on continue la distillation, en ayant soin de recommencer le fractionnement du liquide distillé. Après cinq ou six opérations, il convient de se débarrasser de Teau mère, pour ne pas trop concentrer les matières salines qu'elle tient en dissolution et ne pas risquer de les décomposer.
Afin d'avoir un refroidissement méthodique et le maximum d'effet utile (oo et suivants) on a soin de renouveler continuellement l'eau froide destinée à la condensation, et de la faire circuler de bas en haut, c'est-à-dire en sens inverse de la vapeur qui vient de la chaudière. La présence de l'air dans la vapeur entravant la condensation, on a intérêt à former le serpentin de parties de faible diamètre plutôt que de le composer de gros tuyaux ou de vases de grande section qu'il est toujours difficile de purger d'air.
On peut accroître la surface d'un condenseur sans augmenter beaucoup l'espace occupé par l'appareil, en groupant dans la cuve du condenseur plusieurs serpentins disposés concentriquement (fig. 5i5).
Quand on distille de l'eau, le choix des matériaux servant à constituer les différentes parties de l'alambic n'a que peu d'importance ; mais lorsqu'il s'agit d'autres liquides, il est nécessaire d'employer des matières qui ne soient pas altérées par les produits à distiller.
933. Calcul d'un appareil distillât oire. — Les surfaces des chaudières et des condenseurs, et la quantité d'eau nécessaire à la condensation se calculent d'après les indications que nous avons données dans la première partie de cet ouvrage.
Fig.
Dl.).
On détermine :
i'' La surface de la chaudière, en prenant comme coefficient de transmission (la*) de 7,5oo à 10,000 calories par mètre carré et par heure, suivant les cas ;
2° Les surfaces de condensation en comptant (124) sur 700 à i,5oo calories, c'est-à-dire 1^,1/2 à 3 kilogr. de vapeur d'eau condensée par mètre carré par heure et par degré de différence de température, quand Teau servant au refroidissement conserve une température inférieure à 100**. On se base sur 4,000 à 5,000 calories, c'est-à-dire 8 à 10 kilogr. de vapeur condensée, lorsque le liquide est en ébuUition.
Si Ton emploie un condenseur à air, les coefficients de transmission variant (120) de 10 à i5 calories par mètre carré par heure et par degré d'écart, on voit que la surface du condenseur à air doit être de y 5 à 100 fois plus grande que celle d'un serpentin plongé dans Teau non bouillante ;
3° Le volume d'eau nécessaire à la condensation peut être facilement évalué en remarquant que la quantité de chaleur gagnée par l'eau du condenseur est égale à celle qui est fournie par la condensation de la vapeur et le refroidissement de l'eau distillée. Il suffit de poser l'équation
dans laquelle entrent:
Q poids d'eau nécessaire à la condensation de i kilogramme de
vapeur.
0 température de l'eau arrivant au condenseur.
t température de l'eau échauffée et de la vapeur condensée.
A chaleur latente de cette vapeur.
c chaleur spécifique du liquide condensé ; pour l'eau c = i.
T température de la vapeur sortant de la chaudière.
Si l'on condense au moyen d'un courant d'air, la relation deviendra
Q^ poids de l'air nécessaire à la condensation de i kilog. de vapeur.
c^ chaleur spécifique de Tair.
Si Ton considère des appareils de même puissance, on voit qu'il faudra faire circuler un volume d'air plus de 4^00 fois supérieur au volume d'eau qui serait nécessaire pour produire la condensation.
Dans les relations précédentes, on a négligé le refroidissement dû aux parois extérieures du condenseur et admis que Teau servant au refroidissement quitte le condenseur à la même température t que le liquide distillé.
934. Description du condenseur. — Le serpentin du condenseur peut présenter des formes diverses. Lorsqu'on a besoin de pouvoir le nettoyer intérieurement, on le compose de tubes droits de faible diamètre, inclinés successivement en sens contraire, et reliés par des coudes faciles à démonter (fig. 5 16).
La partie droite des tubes est enfermée dans des tuyaux de diamètre plus ^rand, et communiquant l'un avecl'autreàleurs extrémités correspondantes. Fig. 016.
La vapeur à condenser descend dans le tube central, et l'eau de condensation circule, en montant dans le vide annulaire des gros tuyaux.
Pour obtenir une très grande surface de refroidissement sous un faible volume, on a remplacé les appareils à serpentin par des tubes groupés en faisceau comme ceux des chaudières tubulaires.
On a imaginé beaucoup d'autres dispositions de réfrigérant ; nous en verrons différents exemples dans les appareils que nous décrirons plus loin.
Sauf dans le cas où l'on veut aérer le liquide distillé, il faut disposer les condenseurs de telle sorte que la purge de l'air soit toujours facile et bien complète ; sinon la transmission par unité de surface diminuera, la condensation sera moins active, et il faudra augmenter inutilement la surface du réfrigérant.
D1STILLATI0?! A DES PRESSIONS DIFFÉRENTES DE LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE.
936. Lorsque l'on a intérêt & produire la distillation à bassp température, on peut opérer dans le vide; on se sert pour cela d'un alambic (lig;. Si;' analogue à celui que nous venons de décrire, mais dans lequel le serpentin de condensation communique avec un réservoir M hermél iqu ement fermé .
On fait le vido dans l'alambic au comnicn- ... jj. cément de l'opération
soit avec une pompe.
soit en faisant bouillir dans la chaudière une certaine quantité de liquide dont la vapeur chasse l'air de l'appareil. Dans ce dernier cas, on a soin de ne pas mettre d'eau dans la cuve du condenseur pendant cette opération préliminaire.
Quand l'appareil est purgé d'air, on ferme le robinet p; on condense ensuite la vapeur en versant de l'eau dans la cuve el on obtient ainsi le vide dans l'alambic.
Le réservoir M est muni de deux robinets », p, et le serpentin d'un robinet m, ce qui permet d'enlever le réservoir M sans mettre l'appareil distillatoire en communication avec l'extérieur et de le remplacer par un autre dans lequel on a fait le vide. Afin de permettre d'ajouter de nouvelles quantités de liquide dans l'alambic pendant la distillation, et de rendre ainsi les opérations continues, la chaudière est surmontée d'un récipient placé entre deux robinets dont le jeu permet d'étabhr à volonté la communication avec l'atmosphère et avec l'alambic.
D'autres fois au contraire on cherche à distiller sous pression, il suflît d'établir, sur la conduite d'évacuation des vapeurs, une
soupape qui ne s'ouvre qu'au moment où la pression voulue est atteinte.
Dans les cas où Talambic est pourvu de robinets, la chaudière doit être munie de tous les appareils de sûreté exigés pour les générateurs de vapeur.
