VALEURS

o,3o5ri

-7- Xo,2378

de t^

de /Wj

i8,3oo

3o,5oo

On voit qu'à moins d'opérer à la température extérieure, il v aura toujours avantage à se rapprocher de loo^ afin de chauffer le volume d'air le plus faible possible.

L'atmosphère n'est jamais complètement sèche, il faut donc pour l'évaporation un volume d'air plus important et une quantité de chaleur plus considérable que celles qui viennent d'être calculées.

D'après diverses expériences de Péclet sur le refroidissement d'un vase plein d'eau chaude exposé à l'air, les quantités de chaleur nécessaires pour vaporiser i kilogr. d'eau aux températures de

20° 3o° 40° 5o** 60^ 70° 80" go'*

sont en calories

L'air extérieur étant à iS**.

Ces nombres et ceux des tableaux qui précèdent font voir que la quantité de chaleur à dépenser pour l'évaporation est toujours bien plus considérable lorsqu'on opère avec de l'air peu chauffé et que cette dépense augmente lorsque le degré de saturation de l'air qui s'échappe diminue.

Le maximum de dépense a lieu quand l'air ne s'échauffe qu a une température comprise entre i5 et 20**. A cette température Taîr s'échappant à moitié saturé, la dépense de chaleur est environ le double de celle qu'il faudrait faire si l'évaporation se produisait à 100^ sans l'intervention de l'air atmosphérique.

c, La chaleur, au lieu d'être fournie par un foyer spécial chauffant directement le liquide, pourrait être apportée par l'air affluent, chauffé lui-même préalablement dans un calorifère. La température T que cet air devrait avoir à Feutrée est donnée par la relation

PX 0,2378(1 -f,)-t-WoXo,48o(T~fJ = (6o6,5-ho,3o5r^-ro)W et comme

P=— 5^ et Wo = ^^^W

on a

(o, 2878 -4- /Wq X 0,480) = 606,5 H- o,3o5f , — ^j

et en négligeant itiq x 0,480

Quand on connaît les températures t^ et f^ et les degrés de saturation il est facile de calculer T.

Ainsi pour t^^ o, K^ = i , c'est-à-dire pour de Pair saturé à la sortie et pour Ko=o, c'est-à-dire en supposant Tair sec àTentrée, la formule [61 devient :

et les valeurs de T sont les suivantes.

Calcul de T. — T = f,4--^(6o6,5 + o,3o5f,)

T — A-ht,

A-.'WlXW

o,ooâ368

o,oio568

i8,3oo

i44^fOo

Si le degré de saturation K^ était o,5o le volume de l'air augmenterait et la température d'entrée diminuerait en conséquence.

368 ÉVAPOR^ITION.

967. L'évaporation par l'intermédiaire de Tair ne saurait être avantageuse que lorsqu'on a des chaleurs perdues à utiliser.

Les machines à vapeur qui mettent en mouvement aux colonies les broyeurs de cannes à sucre sont généralement des machines sans condensation dont la vapeur sort à ioo°. On s'en servait pour évaporer à Tair libre à une température de 60* ou 70' les jus sucrés dont le point d'ébullition est 102° ou io3** ;

L'appareil dans lequel arrive la vapeur se compose d'un

Fig. 545.

disque creux C qui est réuni à un autre C par un faisceau tubulaire (fig. 545).

Le tout est mobile autour d'un axe creux relié au moyen de presse-étoupe aux conduits d'arrivée et de départ de vapeur et plonge dans une bassine qui contient le jus sucré. La bassine a un double fond également chauffé par la vapeur.

On donne à l'appareil, au moyen d'une poulie, un mouvement de rotation continu qui expose constamment le jus sucré au contact de l'air et facilite l'évaporation.

La dépense de chaleur est considérable, mais elle coûte peu parce que c'est une utilisation de chaleur perdue. Cet appareil ne s'installe plus aujourd'hui, il a disparu pour faire place à ceux plus perfectionnés que nous étudierons plus loin.

968. Four Porion pour l'évaporation des vinasses de betterave. — Le four Porion (fig. 547) a pour but la concentration des liquides et spécialement de ceux qui, formant les résidus insalubres de certaines industries, sont encombrants et causent souvent de grands ennuis.

Une des principales applications se trouve dans le traitement des vinasses de distillerie et des eaux de lessivage de la pâte de bois ou de paille dans les papeteries; ces deux matières renferment

EYAPORATiON ^PAR DISSOLUTION DE LA VAPEUR DANS L'AIR. 369

uoe notable quantité de soude qu'il est intéressant de récupérer.

L'appareil que nous allons décrire est destiné à Tévaporation des vinasses et peut traiter i,6oo hectolitres par journée de 24 heures.

L'opération comprend deux phases successives : la concentration et l'incinération. La concentration s'effectue dans le carneau e situé près de la cheminée et l'incinération s'opère dans la série de fours à réverbère a. Les masses à évaporer arrivent des réservoirs, où elles sont emmagasinées, par un tuyau muni d'un robinet à flotteur L destiné à maintenir constant le niveau du liquide, qui couvre sur une épaisseur de o'^yso tout le fond de la cheminée et le radier du carneau e.

Pour activer l'évaporation, on a monté deux et même parfois trois arbres g munis de bras de o,o5 de diamètre terminés par des sortes de cuillers et plongeant d'une dizaine de centimètres dans le liquide. Ces arbres et ces ailettes sont animés d'un mouvement de rotation de 3oo à 4oo tours par minute et projettent jusqu'à la voûte une pluie de gouttelettes en sens inverse du mouvement des gaz chauds qui se rendent à la cheminée.

Les surfaces de contact sont ainsi tellement multipliées que les gaz chargés de vapeur s'échappent à une température de 60 à So"" seulement.

Quand le liquide a atteint un degré de concentration suffisant, on le fait écouler par des carneaux découverts dans les fours à incinérer; ceux-ci sont chauffés par de la houille qui brûle sur 4 grilles, adossées deux à deux, qu'on peut voir en plan sur la figure 547.

Le liquide achève d'abord de se concentrer et, bientôt, il se dégage de la masse une grande quantité de gaz qui s'enflamment au contact de l'air neuf qu'on laisse pénétrer par des ouvertures spéciales pratiquées dans la paroi d'extrémité c du four.

Pour obtenir une combustion plus parfaite et une meilleure utilisation, on divise le courant d'air en une série de petits jets au moyen d'une cloison, disposée à l'intérieur du four et formée de plaques de fonte d. percées d'un grand nombre de petites ouvertures.

Skr. II. — 24

Pendant que la masse est en feu et se calcine, il faut la remuer énergiquement avec un ringard ; cette opération très pémble,<|ui dure parfois une heure, exige la présence d'un homme pour le service d'un four à incinérer.

Entre te carneau e d'évaporation et la chambre d'incinération se trouve un large espace destiné à permettre le dépôt des poussières salines ainsi que des cendres provenant des matières incinérées et qu'entraînent avec eux les produits de la combustion.

Od utilise souvent les gaz chauds sortant de générateurs de vapeur pour produire Tévaporation avec une moindre dépense de combustible.

Dans les papeteries et les distilleries, on a constaté que la quantité d'eau enlevée par ce procédé pouvait atteindre 19 à 20 kilogr. par kilogramme de houille brûlée sur les grilles. A première vue, ces résultats dépassent le rendement théorique, mais il faut avoir soin de remarquer qu'on devrait compter la chaleur fournie par les foyers des générateurs et celle provenant de la combustion des matières organiques renfermées dans la masse en traitement sur les soles des fours a. Il faudrait de plus tenir compte de la chaleur dépensée par la machine servant à actionner les arbres des agitateurs. Cette chaleur correspond à un travail d'environ 2 chevaux pour chacun d'eux, soit 100 kilogr. de houille par 24 heures et par arbre.

Il est en outre probable que Tévaporation n'est pas tout à fait ce qu'elle parait être. On doit perdre du liquide par entraînement à la cheminée ainsi que par infiltration dans les maçonneries et il peut y avoir altération des matières salines traitées au contact des produits de la combustion de la houille. Quoi qu'il en soit, le four Porion est assez économique et rend des services dans les usines où il est employé.

Quand on n'a pas de chaleur perdue à utiliser, il est plus économique d'opérer Tévaporation à la température d'ébullition.

Cette ébuUition se produit à une température d'autant moins élevée que la pression est plus faible et on a souvent avantage à faire un vide partiel dans les appareils, afin d'abaisser cette température et d'éviter l'altération des matières traitées, comme par exemple, lorsqu'il s'agit de jus sucrés.

Quand on opère à l'air libre, la température d'ébullitioD de l'eau contenant des matières dissoutes s'élève au-dessus de loo'; c'est généralement le cas des liquides sucrés ou salés qu'oD soumet à l'évaporation.

Nous considérerons deux cas :

1* Évaporation sous la pression atmosphérique.

2" Évaporation dans le vide.

eVAPOBATION SOUS LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE.

969. On peut employer, pour chauffer le liquide à évaporer, la plupart des générateurs de vapeur et des chaudières à eau chaude. La chaudière à vapeur représente le meilleur type d'appareil qu'on puisse utiliser dans ce hut. Cependant ce n'est qu'exceptionnellement qu'on a recours à son emploi. *

Lorsqu'on opère sur des dissolutions sucrées, on tient à ce que l'évaporation se produise dans un temps très court, aQn de mettre le plus promptement possible ces dissolutions à l'abri de l'altération qu'elles subissent toujours au contact de l'air quand elles sont portées à la température de l'ébullilion. Pourchauffer

rapidement on se sert de vapeur que l'on fait passer dans des serpentins disposés à l'intérieur des bassines servant & l'évaporation. La vapeur arrive en A {fig. 548) par l'extrémité supérieure du serpentin, et l'eau condensée s'échappe au point le

plus bas par le robinet B. Le liquide concentré peut être évacué par un tuyau D placé sous Tappareil.

Le serpentin se compose parfois de deux tubes distincts qut conduisent la vapeur, l'un du centre à la circonférence et l'autre de la circonférence au centre, de manière à rendre Tébullition plus égale. En général, on donne aux serpentins une surface de chauffe telle qu'il suffise de sept à huit minutes de chauffage pour effectuer la concentration.

On peut encore opérer plus vite en faisant circuler le liquide en sens inverse de la vapeur; on obtient ce résultat en disposant dans la bassine une cloison en hélice qui contourne le serpentin de vapeur.

On a eu l'idée de profiter de la plus grande densité du jus concentré pour le séparer pendant l'opération même. La bassine se compose alors de deux vases en forme de tronc de cône, placés lun dans l'autre, et dans lesquels circule le liquide. Le serpentin est disposé à la partie supérieure du vase intérieur. La différence de densité résultant de la concentration suffit à produire le mouvement du liquide; ce dernier se concentre, tombe au fond du vase et on le fait écouler au moyen d'un robinet.

Dans toutes ces opérations » il se dégage des bassines une masse de vapeur très incommode ; on peut s'en débarrasser en couvrant les chaudières d'un couvercle métallique de forme conique, surmonté d'un conduit également en métal qui évacue la vapeur au-dessus du toit de l'usine. A la partie supérieure de la chaudière est une rigole intérieure dans laquelle se réunit l'eau de condensation déposée par cette vapeur^ sur les parois du couvercle et du conduit; on assure l'écoulement de cette eau au moyen d'un petit tuyau.

Quelquefois, pour évaporer plus vite, on met plusieurs étages de serpentins dans la même chaudière.

870. On peut encore opérer le chauffage au moyen de chaudières à double fond (fig. 549-o5o). La vapeur arrive par le tuyau A, dans l'espace compris entre les deux fonds et l'eau condensée s'écoule par le tube B.

Quant au liquide, lorsqu'il est suffisamment concentré, on le

ëvaporation.

fait évacuer par le conduit T>, qui débouche au point le plus bas du fond supérieur et traverse la chambre de vapeur; cette dernière est munie d'un robinet de purge d'air C, que l'on ouvre

Fig. 5i3-55o.

au commencement de l'opération, et même de temps en temps pendant le chauffage pour se débarrasser de l'air entraîné par la vapeur et qui provient de l'eau d'alimentation des générateurs.

ÉVAP08ATI0N DANS LE VIDE.

971. Les appareils au moyen desquels l'évaporation se fart dans le vide présentent l'avantage de permettre d'opérer à une basse température et à l'abri du contact de l'air ; ce mode de procéder est favorable à la non-altération des jus sucrés.

972. L'appareil de Roth (fig. 550, un des premiers construits, se compose d'une chaudière et d'un condenseur. La chaudière A formée de deux calottes sphériques en cuivre réunies par des brides. La calotte inférieure, qui reçoit le liquide à évaporer, est munie d'un double fond et d'un serpentin B. Celle disposition a été prise en vue d'augmenter autant que possible la surface de chauffe et d'accélérer l'évaporation. Deux ouvertures opposées munies de glaces permettent de surveiller l'ébullilion.

La vapeur d'eau destinée au chauffage est amenée dans li' double fond par le tuyau F et dans le serpentin par le tuyaufî: chacun de ces tuyaux est muni d'un robinet servant à régler l'admission de la vapeur. L'eau condensée s'écoule par les tuyaus

F el G'. Une prise de vapeur spéciale pourvue d'un robinet H permet d'introduire de la vapeur dans la chaudière pour le nettoyage. Le jus sucré à concentrer est emmagasiné dans un réservoir et arrive par le robinet K dans la chaudière où l'on a préalablement fait le vide ; le sirop concentré est évacué par le robinet L, et les vat>eurs qui se dégagent pendant l'évaporation

Fig. 35t.

s'échappent par le tuyau M et se rendent au condenseur B dans lequel on injecte constamment de l'eau froide pour produire la condensation.

Une pompe appelée pompe à air sert non seulement à extraire l'eau condensée et l'eau injectée, mais encore l'air qui, dissous dans cette dernière, se dégage dans le vide. On emploie généralement les condenseurs et pompes à air des machines à vapeur. Si l'on dispose d'eau bien froide, la condensation peut s'eflectuer à basse température, et à l'aide d'une bonne pompe à air,

on peut obtenir dans la chaudière un vide variant de — à —

d'atmosphère, ce qui correspond pour la vapeur à une température comprise 46', aS et 33%3.

La vapeur de chauffage peut être fi 100° et venir d'une ma-

chine sans condensation. Il suffit en général de maintenir au minimum une différence de température de 20^ entre la température de la vapeur et celle du liquide chauffé.

973. La condensation de la vapeur exige la dépense d'une grande quantité d'eau.

En effet, soit :

W le poids de vapeur à condenser ; P le poids (d'eau nécessaire ; t la température à laquelle se fait la condensation et au-dessous

de laquelle le mélange ne descend pas ; 0 la température initiale de l'eau.

On a entre ces quantités la relation

Pour 6= i5 et f =45, correspondant à — d'atmosphère environ il vient

P(45-i5)=(6o6,54-o,3o5x45"45)\V; d'où

Il faut 19 kilogr. d'eau parkilogr. de vapeur. En pratique^ c« chiffre est souvent dépassé.

Pour réduire la quantité d*eau employée, on a imaginé àe faire la condensation par de l'eau s'évaporant au contact de l'air. Le condenseur, au lieu d'être un appareil à injection, est un appareil à surfaces, permettant de recueillir Teau distillée pure^ afin de l'employer à l'alimentation des générateurs.

Le condenseur se compose d'une série de tuyaux horizoniausL superposés dans lesquels se rend la vapeur à condenser. Pour obtenir le refroidissement, on fait couler régulièrement sur ce tuyau de l'eau froide qui s'évapore au contact de l'air. On facilite cette évaporation en plaçant l'appareil entre deux cloisons qui forment cheminée, ce qui permet d'activer la circulation de l'air et d'obtenir une évaporation plus rapide.

D'après Cail, la surface de ces condenseurs devrait être égsJe

à celle des chaudières, ce qui correspondrait à i5 kilogr. de vapeur condensée par mètre carré et par heure. Cela doit beaucoup varier avec la température de Teau et Tétat de l'atmosphère.

Au lieu d'eau coulant sur les tubes, on s'est servi du jus sucré qui devait être évaporé et qu'on commençait ainsi à chauffer. Il y avait économie de chaleur mais altération du jus au contact de l'air. L'opération n'est d'ailleurs nullement régulière et les dépôts qui se font sur les tubes réduisent la transmission de chaleur et par suite entravent le refroidissement.

974. Chaudière à cuire dans le vide. — Une application des plus importantes de l'évaporation dans le vide est réalisée dans la chaudière à cuire employée dans les sucreries. Sans nous arrêter aux différentes phases de perfectionnement de cet appareil, nous allons décrire le modèle le plus récent construit par la Société des anciens établissements Cail, en prenant pour type celui qui était installé à l'Exposition Universelle de 1889.

La chaudière à cuire (fig. dd2-553) se compose d'un cylindre vertical muni d'un fond sensiblement hémisphérique et d'un couvercle bombé, surmonté d'un dôme formant vase de sûreté dans lequel se fait la séparation de la vapeur et des vésicules liquides qu'elle entraine. A l'intérieur de la chaudière se trouvent plusieurs serpentins (cinq dans le cas de la figure) que parcourt la vapeur de chauffage.

Celte vapeur provient, à volonté, soit de l'échappement des machines, soit directement des générateurs de l'usine. A cet effet, la tubulure supérieure de chaque serpentin est pourvue de deux robinets, l'un de petit diamètre placé sur la conduite de vapeur en pression venant des générateurs, l'autre de diamètre plus considérable commmuniquant avec le collecteur d'échappement des diverses machines. Le serpentin le plus voisin du fond inférieur de l'appareil à cuire est formé de deux tronçons branchés tous deux sur la même tubulure et qui reçoivent toujours la vapeur «n même temps. Les autres serpentins peuvent fonctionner séparément ou simultanément suivant les besoins et l'état d'avancement de l'opération.

Une conduite unique placée sous l'appareil permet l'écoulé-

meDt des eaux de condenRation provenant des divers serpeDlins. L'extrémité inférieure de chaque serpentin est pourvue d'un clapet de retenue, afin d'empêcher la vapeur de passer d'un serpentin chauffé dans un autre qui ne le serait pas.

Kig. y.-,.

Les appareils que l'on construisait à l'origine ne renfennaieni qu'un serpentin, mais quand on commença à donner de grandes dimensions aux chaudières à cuire, il fallut augmenter l'importance de la surface de chauffe, ce qu'on obtint en allongeant le serpentin. Mais il arriva que la vapeur introduite était condensée avant d'atteindre les dernières spires. Celles-ci reslaienl remplies d'eau de condensation et toute la surface de chauffe correspondante était inutilisée. Pour supprimera cctr inconvénient, on établit plusieurs serpentins superposés dont l'ensemble

constitue la surface de chauffe nécessaire au service de l'appareil.

On peut se servir de la vapeur d'échappement des machines au début de l'opération, c'est-à-dire pendant la concentration du sirop et la première partie de la cuite. Mais, lorsque la masse est pfttense, on chauffe avec de la vapeur en pression.

L'eau fournie par la condensation de la vapeur prise aux générateurs qui fonctionnentàlapressiondeS à6kilogr., peut parfois conserver pendant l'opération une température supérieure à 100°. Sortant à l'air libre, cette eau abandonne instantanément l'excès de chaleur qu'elle renfermait et forme de la vapeur qui se dégage et se trouve ainsi perdue. On a cherché à réaliser une certaine économie de combustible en reprenant dans le serpentin, à la pression où elle se trouve et à mesure de sa formation, l'eau provenant de la condensation. Cette opération se fait au moyen d'une pompe qui reçoit directement le liquide en charge et le refoule dans les générateurs. y ^,3

Nous allons maintenant indiquer la manière d'effectuer une opération avec l'appareil à cuire.

On commence par mettre en service la pompe à air et on ouvre le robinet d'injection d'eau froide au condenseur. Lorsque le vide est produit, on fait arriver le sirop en quantité suffisante pour que, après la conceniralion, il recouvre encore le serpentin inférieur dans lequel on envoie la vapeur pour produire I évaporation ; au bout d'un certain temps, lorsque la concen-

tration est parvenue au degré voulu, on introduit du sirop par petites quantités à la fois.

Il se forme» dans toute la masse en traitement, des grains ou cristaux presque imperceptibles. Aussitôt que ceux-ci sont nettement formés, on alimente avec précaution d'une manière continue. Si Ton introduisait trop de sirop à la fois, on redissoudrait les cristaux formés, mais en conduisant convenablemt l'alimentation, ceux-ci grossissent peu à peu, pendant que le niveau du liquide monte graduellement dans la chaudière et vient recouvrir successivement les divers serpentins. On a le soin de n'introduire la vapeur de chauffage que dans les serpentins immergés, afin de ne pas exposer le liquide sucré projeté par Tébullition à subir une altération par suite de son contact avec des surfaces chauffantes dont la température serait trop élevée.

A la fin de l'opération, la masse cuite devenant de plus en plus pâteuse, on chauffe avec de la vapeur directe afin d'augmenter l'écart de température entre la surface chauffante et le produit chauffé. Quand la chaudière est suffisamment remplie, on ferme l'arrivée de jus, puis on laisse la concentration s'achever et arriver au degré convenable, c'est ce que l'on appelle serrer la cuite.

Aussitôt que l'ouvrier reconnaît que la masse cuite est à point, il ferme les robinets de vapeur et deau, fait arrêter la pompe à air et rétablit la pression atmosphérique dans la chaudière. Il ouvre alors le tampon inférieur de l'appareil et la masse cuite s'écoule. Quand la vidange est opérée, il referme le tampon et nettoie la chaudière au moyen d'une injection de vapeur qui dissout en partie et entraine les cristaux de sucre adhérents aux serpentins ainsi qu'aux parois de la chaudière. Aussitôt ce nettoyage effectué, on peut recommencer une nouvelle opération.

Il nous reste à décrire le condenseur servant à produire le vide dans la chaudière à cuire.

Le condenseur se compose d'une colonne métallique creuse (fig. 554) dont la partie supérieure est logée dans un réservoir faisant office de vase de sûreté, destiné à arrêter les mousses et portions de sirop qui pourraient déborder pendant l'opération de la cuite.

ÉVAPOBATION A EFFETS MULTIPLES. 381

Un niveau à tube de verre indique la hauteur du sirop dans le vase de sûreté et un robinet placé à la partie inférieure de la colonne sert, après chaque cuite, lorsque la pression atmosphérique est rétablie dans la chaudière, à extraire le sirop ainsi recueilli.

Le vase de sûreté est aujourd'hui disposé directement à la partie supérieure de la chaudière à cuire et la colonne se compose uniquement d'un cylindre dans lequel se fait l'injection d'eau destinée k produire la condensation des vapeurs émises par le liquide traité dans la chaudière à cuire.

Dans la partie basse du cylindre condenseur, quelle que soit la disposition adoptée pour le vase de sûreté, se trouve disposé UD tuyau percé d'un grand nombre de petits orifices par lesquels est projetée Teau froide servant à la condensation. La vapeur à condenser arrive par une tubulure réservée à la partie supérieure du condenseur, tandis Qu'une autre située à la base ^. ...

établit la conmaunication avec la

pompe à air qui aspire à la fois l'eau injectée et l'eau provenant * de la condensation des vapeurs émises par le liquide traité dans la chaudière & cuire.

ÉVAPORAÏION A EFFETS MULTIPLES

97S. Quand on fait usage des appareils que nous avons décrits jusqu'ici, on perd dans l'atmosphère les vapeurs prove-

382 ÉYAPORATION.

nant de Tévaporatioa et qui contiennent à Tétat latent une quantité de chaleur considérable^ ou bien on rejette Teau chaude sortant du condenseur.

Déjà, pour récupérer une partie de cette chaleur, M. Degrand et, après lui, Derosne et Cail avaient imaginé de faire passer les vapeurs dans un condenseur formé de serpentins sur la surface desquels on faisait couler le liquide à traiter, qui subissait ainsi un commencement de concentration.

Parfois les serpentins étaient placés dans une gaine métallique, dans le but d'augmenter la vitesse de circulation de l'air et d'activer Tévaporation.

Ces appareils ne sont plus guère employés aujourd'hui et on leur en préfère d'autres, dits à effets multiples, analogues à ceux que nous avons décrits à propos de la distillation (pag. 3o4 et suiv.). Ils se composent essentiellement de plusieurs chaudières disposées les unes à la suite des autres, de manière que les vapeurs provenant de l'évaporation du liquide traité dans la première soient utilisées pour chauflfer et concentrer les matières placées dans la seconde, et ainsi de suite.

Les pressions vont en décroissant depuis la première chaudière jusqu'à la dernière, de telle sorte que, dans chacune d'elles, il y ait un écart de température suffisant pour que les vapeurs provenant de l'une quelconque d'entre elles puissent suffire à produire l'ébuUition dans la suivante.

976. Appareil à triple effet. — L'application de ce principe se trouve réalisée en grand dans l'appareil d'évaporation,dil à triple effets employé dans les sucreries pour concentrer, après épuration parlacarbonation, les jus sucrés extraits de la betterave.

Cet appareil est généralement composé de trois chaudières, dans lesquelles passe successivement le liquide à concentrer et où il se trouve soumis à des températures variables d'une chaudière à la suivante et décroissant à mesure que le degré de concentration est plus élevé.

Cet appareil présente un grand intérêt au point de vue industriel, car, en outre de l'économie de combustible qu'il permet de réaliser, l'évaporation s'effectuant à basse pression et par suite

à température peu élevée, le jus sucré ne s'altère pas sous raction de la chaleur.

Nous allons donner la description de Tappareil à triple effet construit par la Société des anciens établissements Gail et installé à l'Exposition Universelle de 1889. C'est le type d'appareil d'évaporation le plus récent construit dans ces usines.

L'appareil se compose de trois chaudières ou caisses cylindriques ABC, recevant le jus à évaporer et disposées pour que les vapeurs provenant de l'une des chaudières servent à évaporer le liquide contenu dans la caisse suivante.

Chaque chaudière se compose d'une calandre verticale, pourvue de deux plaques horizontales en cuivre percées d'orifices dans lesquels viennent se fixer les tubes en laiton qui composent le faisceau tabulaire. On obtient ainsi autour des tubes du faisceau tubulaire une chambre isolée dans laquelle on fait arriver la vapeur destinée au chauffage du liquide à évaporer.

Le fond inférieur des chaudières est formé par un couvercle bombé laissant une chambre libre sous le faisceau tubulaire. Le fond supérieur est également bombé et porte en son milieu un vase de sûreté destiné à retenir le liquide qui déborde ou qui est entraîné par les vapeurs sortant de l'appareil.

Le niveau du liquide dans les caisses du triple effet est ordinairement maintenu à o™,2o au-dessus du faisceau tubulaire.

La première caisse est chauffée par de la vapeur à faible pression dont la température atteint rarement 110 degrés. Cette vapeur provient de l'échappement des machines de l'usine ou des retours des serpentins servant à chauffer les bacs à carbonater les jus et à chauffer les sirops. Lorsque la quantité de vapeur ainsi fournie est insuffisante, on emprunte de la vapeur vierge aux générateurs de l'établissement.

Pour faciliter la transmission de la chaleur et activer l'évaporation, on maintient dans les chaudières du triple effet un vide relatif allant en augmentant de la première àla troisième caisse.

Ainsi, dans la première caisse chauffée avec la vapeur d'échappement on maintient une pression de 0^,62 à o°,65 de mercure, correspondant pour les jus à une température d'ébuUition de94'*

etgô". ATairlibre, le jus sucré dilué des sucreries entre en ébullition à 100* environ; comme la température de la vapeur est souvent voisine de io6*; on voit que Fécart de température entre le fluide chauffant et le liquide chauffé, au lieu d'être seulement de 6% se trouve porté à la**.

Les vapeurs qui se dégagent de la caisse A traversent le vase de sûreté I et passent par le tuyau D pour se rendre dans la chambre qui entoure le faisceau tubulaire de la caisse B, où elles sont employées au chauffage du jus sucré que renferme celle-ci.

La pression dans la chaudière B est souvent réduite à o"", 35 de mercure, et la vapeur produite par l'ébullition est alors à la température de 8o*. L'écart de température entre les deux milieux est de 14**.

Cette nouvelle vapeur se rend dans la chambre entourant le faisceau de tubes de la troisième caisse G par la conduite E et après avoir traversé le vase de sûreté de la chaudière B.

La pression maintenue dans la caisse G n'est en général que de o™, II à o"',i5 de mercure et la vapeur s'échappe entre 54** et 6o**. L'écart de température entre la deuxième et la troisième caisse est donc environ de 25°.

On voit d'après ce qui précède que la température à laquelle se fait Tévaporation du jus diminue en passant d'une caisse à l'autre, c'est-à-dire à mesure que s'effectue la concentration. Cet abaissement progressif de la température, favorable à la transmission de la chaleur, permet d'éviter l'altération des jus sucrés soumis à l'évaporation.

La vapeur formée dans la caisse G traverse le vase de sûreté de cette dernière et se rend directement au condenseur. Cependant, dans certains cas, on la fait passer dans un réchauffeur ou condenseur à surface destiné, comme nous le verrons plus loin, à commencer le chauffage des jus avant la première carbonatation.

La circulation du jus sucré à concentrer se fait dans le même sens que la circulation de la vapeur. Le jus provenant du récipient d'alimentation s'écoule par le tuyau qui aboutit au robinet a placé en contre-haut du faisceau tubulaire de la première

ÉVàPORATION a effets multiples. 38o

caisse A. Le jus introduit est soumis à Tévaporation, et lorsqu'il marque 8* B., on le fait passer dans la deuxième chaudière, où il est concentré à iS"" ou i5^ B.; on l'envoie ensuite dans la troisième, où on ramène à iS"" ou 20'' B.

Les tuyaux de communication entre les chaudières vont en augmentant de section & mesure que le jus est plus épais.

Pour la mise en train, on commence par mettre en marche la pompe à air et on alimente d'eau le condenseur; lorsque le vide est suffisant pour permettre d'aspirer le jus à évaporer, on remplit les trois chaudières jusqu'à 0*^,20 au-dessus du faisceau de tubes, et on fait arriver la vapeur dans la chambre de la première caisse.

Le liquide entre en ébullition, sa vapeur va chauffer la seconde caisse et le régime s'établit ainsi progressivement. Lorsque les jus sont arrivés au degré de concentration voulu (ce que l'on constate par une épreuve à l'aréomètre), on fait évacuer une partie du sirop de la troisième chaudière et on le remplace par du jus pris dans la seconde. Celle-ci est alimentée par la première, dans laquelle on introduit à nouveau du jus à concentrer.

Le sirop sortant de la troisième caisse du triple effet est reçu dans un monte-jus ou repris par une pompe spéciale. On l'envoie dans une bâche munie d'un serpentin où on le réchauffe avant de le faire passer dans les filtres à noir et de l'envoyer à la chaudière à cuire.

L'eau provenant de la condensation des vapeurs dans la première chaudière fait retour à la bâche d'alimentation ; celle des deux autres est aspirée par la pompe à air ou par une pompe spéciale. Il s'ensuit qu'il est de la plus grande importance d'éviter tout entraînement de jus sucré, puisque ce dernier serait perdu. Aussi a-t-on établi sur chaque chaudière le vase de sûreté dont nous avons parlé et qui n'est, en réalité, qu'un séparateur de vapeur et d'eau entraînée. Autrefois ces vases de sûreté étaient généralement placés à côté des chaudières ; ils sont aujourd'hui établis directement au-dessus des caisses des nouveaux appareils. Cette disposition a permis de réduire l'emplacement occupé par l'ensemble du triple effet et de laisser rentrer directement dans les chaudières le sirop entraîné parla vapeur.