Appareil d'évaporation de M. Piccard. — Dans
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la fabrication du sel par évaporalion, on compte qu'un kilogr. de houille permet d'extraire au maximum 3 kilogr. de sel. Lorsqu'on opère dans de telles conditions on est entraîné à une dépense énorme de combustible pour obtenir un produit de première nécessité qui doit être vendu à bas prix. Il y a donc grand avantage à opérer dans des chaudières disposées pour fonctionner comme le triple effet employé dans les sucreries. En utilisant la chaleur latente de la vapeur d'eau à chauffer d'autres chaudières, on peut arriver à réaliser une économie considérable sur la dépense du combustible et diminuer beaucoup le prix de revient de l'opération.
Comme dans tout appareil à effets multiples, la première chaudière est chauffée directement soit à feu nu, soit par de la vapeur provenant de l'échappement des machines ou empruntée aux générateurs de l'usine. Chaque chaudière suivante est chauffée par la vapeur se dégageant de la chaudière qui la précède et la dernière chaudière envoie sa vapeur au condenseur.
La température va en décroissant d'un appareil au suivant, il existe ainsi dans chaque chaudière un écart de température entre le fluide chauffant et le liquide chauffé, ce qui permet la transmission de la chaleur.
Pour utiliser la chaleur de l'eau condensée, on fait passer celle-ci, en descendant, dans un serpentin immergé dans la dissolution salée froide. Cette dernière monte en s'échauffant et la partie la plus chaude sert à l'alimentation des chaudières à évaporer. La circulation est méthodique et l'utilisation de la chaleur est aussi complète que possible.
Conmie on peut, sans inconvénient, concentrer à une température quelconque une dissolution salée, on ne fait pas comme dans le triple effet passer le liquide d'une chaudière dans la suivante ; on se contente de produire un va-et-vient de la chaudière à son récipient et on conserve à chaque caisse d'évaporation son alimentation particulière.
Au point de vue de la vente, il est important que le sel se présente en cristaux de grosseur et de formes déterminées. Pour arriver à ce résultat, il faut que pendant leur développe-
ment les cristaux restent en suspension dans la dissolution salée où ils ont pris naissance ; de plus, il est important d'éviter qu'ils ne s'agrègent en masses confuses et ne s'attachent aux parois des chaudières en formant des croûtes qu'il faudrait désagréger; enfin il convient d'effectuer séparément le chauffage de la dissolution et son évaporation.
M. Piccard s'est inspiré de toutes ces considérations pour construire un appareil qui peut être appliqué toutes les* fois qu'il s'agit de séparer par voie de cristallisation un résidu solide d'un liquide, mais qui a été étudié spécialement pour permettre l'extraction continue du sel marin que renferment les dissolutions salées.
L'appareil représenté (fig. 557) se compose : d'une chaudière tubulaire verticale A chauffée à l'aide de la vapeur ou à feu nu; d'un récipient cylindrique horizontal B dans lequel la pression est moins élevée que dans A, et où s'effectuent l'évaporation de l'eau ainsi que la cristallisation du sel; enfin d'un organe spécial R disposé pour forcer le liquide en traitement à circuler constamment de la chaudière A au récipient B et vice-versa.
Le chauffage s'effectue dans la chaudière tubulaire A dont la disposition a été plusieurs fois décrite (caisses de triple effet, bouilleurs pour la distillation de l'eau de mer). Un tube extérieur de gros diamètre établit une communication entre le dessus et le dessous du faisceau tubulaire et facilite le retour du liquide destiné à remplacer celui qui s'échauffe et s'élève dans les tubes autour desquels circule la vapeur. Le liquide chauffé à température convenable se rend par le conduit Z au récipient B, où s'effectue l'évaporation et dans lequel on maintient une pression inférieure à celle qui existe dans la chaudière A. Le liquide entre dans B par l'orifice 0 pourvu d'un ajutage conique à aiguille qui permet de régler la section de passage et, par suite, de faire varier la température et la pression dans la chaudière A. A son arrivée dans le récipient B, le liquide entre immédiatement en ébullition, une partie se vaporise dans le jet qui s'échappe de l'orifice 0, le reste tombe à la température correspondant à la pression dans le cylindre B. Il résulte de là
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que, si le liquide a atteint son point de saturation, ce qui se produit forcément au bout d'un certain temps de marche« un poids de sel dépendant de la quantité de vapeur qui se dégage du jet se précipite à Tétat de cristaux dans le liquide concentré et chaud. Les cristaux se développent dans la dissolution, tout en descendant au fond de la chaudière.
Une hélice disposée sur un arbre horizontal ramène constamment les cristaux de sel vers l'entrée F du tuyau d'extraction. Ce dernier est muni de deux tiroirs H, H', qui permettent de faire communiquer l'espace G, compris entre eux, alternativement avec le récipient B et avec l'extérieur. Le tiroir H est ordinairement fermé et les cristaux de sel déplacés par l'hélice viennent s'accumuler au-dessus de lui et finissent par remplir la chambre G.
Pour retirer une certaine quantité de sel, on ferme H' et on ouvre H ; les matières solides tombent dans la poche L où elles se tassent. Elles sont ensuite remontées jusqu'à l'extrémité sapérieure du tuyau incliné K et on laisse l'égouttage se produire pendant un certain temps, ordinairement jusqu'à ce que Ton opère une nouvelle extraction.
L'eau provenant de la condensation de la vapeur de chauffage s'écoule par un purgeur automatique S et sert au chauffage méthodique de la dissolution saline destinée à alimenter Tappareil.
Quant à la vapeur formée dans le récipient B, elle est évacuée par le tuyau £ et se rend à Tappareil suivant de la batterie à effets multiples.
Nous avons dit que la dissolution salée allait constamment de la chaudière A au récipient B et revenait de celui-ci dans la première. Les deux cylindres A et B étant à des pressions différentes, le va-et-vient est produit par un organe mécanique spécial, formé d'un vase cylindrique vertical R qui communique d'une part avec la chaudière A par le tuyau M et, d'autre part, avec le récipient B par le tuyau P. Le tout est disposé pour que le vase R ne puisse jamais se trouver en communication à la fois avec A et avec B. Les tubulures M et P sont munies, vers Tintérieur du vase R, de prolongements cylindriques dans lesquels circule un piston plongeur et qui sont percés de fenêtres M' et P
alternativement découvertes par le jeu du piston N que commande une roue X. Une autre ouverture, représentée en r et percée à la partie supérieure du récipient, établit en temps opportun la communication de ce dernier avec Tune ou Tautre des chambres de vapeur des deux corps cylindriques A et B. Ce résultat est obtenu par l'intermédiaire des conduits m et /? dont les orifices t ^i v sont ouverts et fermés chacun par le jeu d'un tiroir double n commandé par la roue X qui, conune nous l'avons déjà dit, entraine le piston N. Le calage des manivelles actionnant le piston N et le tiroir 72 est tel que la communication s'établit à la fois avec le haut et le bas du récipient cylindrique B par les orifices v et P', tandis que les orifices t et M' de la chaudière A soDt fermés et inversement.
Dans le premier cas, du liquide sortant de B entre dans le réservoir R^ et dans le second, du liquide sort de R pour entrer dans la chaudière A. Cette manœuvre convenablement répétée permet d'établir un courant presque continu entre le réservoir B et la chaudière A établie à un niveau inférieur, mais fonctionnant à une pression plus élevée, et de parvenir à maintenir constante la hauteur du liquide dans B.
La dissolution concentrée rentrant dans la chaudière A se réchauffe au contact du faisceau tubulaire et retourne ensuite dans le cylindre B où la pression est moindre que dans A.
L'alimentation de l'appareil s'effectue de la manière suivante :
La dissolution saline qui sert à remplacer l'eau vaporisée est chauffée dans le vase V par l'eau condensée provenant du chauffage de la chaudière A. Cette dissolution passe dans le tuyau r^ se rend à l'extrémité du récipient B et entre dans ce dernier par Teffet même de la pesanteur.
Le vase Y est lui-même alimenté par une caisse à flotteur J, de manière que la pression soit sensiblement constante.
Un petit moteur spécial met en mouvement tous les organes mobiles des appareils de circulation, et c'est la vapeur d'échappement de ce moteur qui sert au chauffage de la première caisse.
L'appareil que nous venons de décrire peut être fort simplifié quand les conditions de la cristallisation ne sont pas les mêmes
que pour le sel de cuisine ; une seule chaudière suffit alors pour le chauffage et Tévaporation.
980. Utilisation d'un travail mécanique. — M. Piccard a proposé un autre moyen d'utiliser économiquement la chaleur renfermée dans la vapeur qui se dégage de son appareil simple; ce moyen est applicable dans le cas où Ton dispose d'une force motrice à bon marché, telle qu'une chute d'eau.
On comprime, au moyen d'une pompe, la vapeur qui se dégage du liquide en traitement; cette compression a pour effet d'élever la température du fluide gazeux d'une quantité suffisante pour qu'il puisse être condensé entièrement au contact des parois plus froides de la chaudière même qui Ta produit. La vapeur en se condensant restitue à la chaudière A la chaleur latente qu'elle a absorbée en se formant.
En pratique, le travail s'opère de la manière suivante :
La vapeur formée dans le récipient B est aspirée puis refoulée dans la chambre de chauffe de la chaudière A par un compresseur mis en mouvement au moyen d'une turbine ou d'une roue hydraulique.
L'auteur de ce procédé compte que pour produire looo tonnes de sel par année de 3oo jours, il faut une force de 3o chevaux (théoriquement 16,9), et que, pour une différence de température de 12*" entre la vapeur comprimée et l'eau salée, chaque mètre carré de surface de chauffe correspond à une production de 3^,5 de sel par heure.
Voici, d'après M. Piccard, les températures et les pressions auxquelles il convient d'opérer pour que l'appareil fonctionne dans de bonnes conditions :
Le récipient B est à la pression atmosphérique, ce qui correspond à une température d'ébuUition de 108* environ pour la dissolution saline; la vapeur qui se dégage de celle-ci est à 100" et on la comprime jusqu'à ce qu'elle atteigne une température de 120", ce qui correspond à peu près à une pression de i kilogr.
Il va sans dire que pour la mise en train de l'appareil on est forcé d'avoir recours à une injection de vapeur directe venant d'un générateur de l'usine.
