MESURE DE L*EAU ENTRAÎNÉE MÉCANIQUEMENT

La mesure de la quantité d'eau entraînée mécaniquement par la vapeur présente certaines difficultés. II est cependant fort utile de connaître cette quantité dans les essais de vaporisation des chaudières ou de rendement des machines à vapeur, afin de ne pas compter comme eau vaporisée celle qui est seulement entraînée et de ne pas commettre de ce chef une importante erreur.

851. M. Hirn s'est servi du procédé suivant pour déterminer la quantité d'eau entraînée. Dans un réservoir jaugé et renfermant un certain volume d'eau, il faisait arriver pendant quelque temps au milieu de la masse liquide et, par un tuyau percé de petits trous, la vapeur de la chaudière pour laquelle il voulait . évaluer l'importance du primage; il prenait les poids et les températures du liquide du réservoir avant et après l'expérience. Ces éléments sufliscnt pour calculer la proportion d'eau entraînée.

Soit en effet

P le poids d'eau contenu dans le réservoir avant l'expérience;

P-hp le poids final de liquide ;

T la température de la vapeur T se déduit facilement de la pression);

t0 et t les températures de l'eau dans le réservoir avant et après l'expérience ;

p sera le poids du mélange de vapeur et d'eau entraînée ;

Désignons par x le poids d'eau entraînée, p — x sera le poids de vapeur écoulée ;

En prenant toutes les précautions contre le refroidissement, on a la relation

P(* — 0~-r(T — t)-h(p — x)(6o(S,5 + o,3o5T — t); d'où

;>(6o6,5-ho,3o5T — Q — P(£ — f0) 6o6,5 — 0,6951

Pour opérer avec plus d'exactitude, il faut tenir compte de. réchauffement du réservoir, ce qui d'ailleurs ne présente pas de sérieuses difficultés.

EXV EXTIMINÉE PMt LA YAPRUR,

Jli

M. Ilïni, grâce à son habileté comme expérimentateur, a pu uleuir par ce procédé des résultais satisfaisants. Si, au point de vue théorique, ce procédé est irréprochable» l faut reconnaître qu'en pratique il est très délicat et que < Treurs graves sont faciles à commettre. De plus on n'est jamais rikr d'opérer sur un échantillon ayant la composition nuiyrinr du mélange à analyser.

11 est donc indispensable, lorsqu'on veut employer ce moyen, udrnser toute la vapeur produite par le générateur pendant la Jurée de l'expérience, et pour cela on se sert d'un condenseur fiice disposé de manière à former un calorimètre. C'est ce qui a été fait en 1871, dans un concours de chaudières à vapeur, dirigé par M. Thurston, ingénieur américain. 852. Pour déterminer la quantité d'eau entraînée, M. Vmçftfif, ai a beaucoup étudié cette question et fait de nombreux essais, prè- * recourir à la méthode chimique, basée sur les essais comparés hdu recueillie au condenseur et du liquide de la chaudière, béoriquement, si l'eau d'une chaudière ne contient pas de inces volatiles, la vapeur qu'elle produit doit donner par lensalion de l'eau chimiquement pure et par suite, en cornai la composition de l'eau condensée à celle de l'eau de la audière, on aura la proportion d'eau entraînée. Eu désignant par R le résidu provenant de 1 kilogr. d'eau à* la chaudière et par r le résidu de 1 kilogr. du mélange de Hpeur condensée et d'eau entraînée, le poids x d'eau entraînée |ar kilogr. de mélange sera

nous supposons que l'eau d'une chaudière renferme 100 pard une substance fixe quelconque et que la vapeur condensée m contienne a parties, c'est qu'il y a eu o,oa d'eau entraînée.

Lorsqu'on opère sur de l'eau ordinaire R et surtout r sont très subies et souvent ne représentent que quelques milligrammes, m dosage exact serait imposssible tant sont grandes les chances I 'erreurs dans une analyse qui porte sur des quantités aussi

minimes. Pour obvier à cet inconvénient, on ajoute dans la chaudière une quantité déterminée de sels très solubles, tels que le sel marin ou le sulfate de soude.

En introduisant le premier sel dan9 une chaudière et le second dans une autre, on pourrait même essayer simultanément deux chaudières qui envoient leur vapeur dans une même conduite. La teneur en chlore des eaux condensées donnerait l'entraînement pour Tune des chaudières et la teneur en acide sulfurique fournirait la même indication pour l'autre.

Si la chaudière sur laquelle on opère contient des substances volatiles, il faudra en tenir compte d'après leur nature. La substance volatile qui gêne le plus, c'est l'acide carbonique qu'on* trouve toujours dans l'eau, lorsqu'elle est condensée dansunré-? cipient n'offrant pas d'issue à ce gaz. Celui-ci provient de l'acide* libre contenu dans l'eau, de la décomposition des bicarbonates^ et probablement de la décomposition du carbonate de magnésie.;

En fait, on constate que toutes les eaux provenant de la conden-, sation complète d'un certain poids de vapeur sont acides lors-« qu'elles ne renferment pas d'eau entraînée. Cette acidité est due^ h l'acide carbonique, et, s'il y a de la bouc calcaire entraînée,^ une partie de cette boue peut se trouver redissoute dans l'catfj chargée d'acide carbonique et le bicarbonate de chaux formé vient alors augmenter le poids de la vapeur condensée.

L'eau des chaudières est le plus souvent calcaire et loi* qu'elle est entraînée en proportions notables elle communiqua son alcalinité à l'eau recueillie.

Divers auteurs ont signalé la présence d'acide chlorhydriqu* libre dans la vapeur; M. Vinçolte n'en a jamais rencontré ej croit, du reste, qu'en général, l'acide mis en liberté par la dé^ composition du chlorure de magnésium est immédiatement absorbé par les boues calcaires contenues dans l'eau.

853. L'analyse hydrotimétrique permet de doser les sel terreux contenus dans l'eau. Elle donne des résultats satisfaH sants lorsqu'on l'applique aux eaux des chaudières, mais il n'e| est plus de même quand on traite des vapeurs condensées : Fopêj ration devient alors très difiieile.

EAU ENTRAINEE PAft LA

Cela résulte de ce que l'acide carbonique, existant presque h 'ujuurs à l'état libre dans lus eaux 6ûudenséedt âgll sur la liqueur de savon. 11 faut le chasser par rébullitum avant de prendre le degré hydroiïmétriqur.

De plus, il faut de grandes précautions pour se milite ft l'abri dune décomposition singulière que les eaux à faible p$fé foui subir à h liqueur.

Prenons, par exemple, une eau qui titre un quart de dej^n En y ajoutant en une fois la quantité de dissolution de MTOU infusante pour obtenir la production de la mousse, celle-ci

rsisle quelquefois toute une journée. Mais, si dans l&mêflti on ajoute une quantité trop faible de liqueur de savon, la se ne se produit pas et, à la condition de n'ajouter ensuite

fune petite quantité de dissolution à la fois et d'attendre quet-

lemp* après chaque addition, on peut introduire jusqu'il

degrés de liqueur sans obtenir de mousse. L'eau devient

g, visqueuse et fiait par former de grosses bulles, mais

nais elle ne donne la vraie mousse hydrotioiétriquc,

Au contraire, si après un arrêt quelconque on ajoute un trop de dissolution, la mousse se produit et persiste

Il Faut donc procéder à reculons, commencer par mettre trop de liqueur el continuer sur de nouvelles prises d'essai» dans lesquelles on verse une dose de liqueur chaque fois un peu moindre.

11 résulte de ce qui précéda que la mousse de savon se prolisant d'une manière assez irrégulifere dans les eaux presque

es, la méthode hydrotîmélrique ne doit pas être employée dans les essais d'eau en traînée» Cependant on a quelquefois recours à ce procédé en raison de ce qu'il est généralement applicable sans préparatifs.

854. L'essai chloromélrique se fait en colorant l'eau à essayer en jaune serin, au moyen de quelques gouttes de chronate de potasse et en y versant une solution titrée d'azotate 1 argent, dont i degré correspond à 0^,00887 de chlore. Tant n*jl y a du chlore dans l'eau l'azotate y forme un précipité tanc et la teinte jaune serin persiste. Au contraire, aussitôt 1e tout le chlore est précipité, il se forme du chroma Le d'ar-

214 CIUUDIÈRES K VAPEUR.

gent rouge brique dont la moindre quantité suffît pour altérer la nuance initiale.

Pour essayer une eau très pure, M. Vinçottc opère sur deux ballons d'un litre chacun, teintés de la même façon en jaune et dont l'un ne sert que comme point de comparaison. De celte manière, les changements de nuances s'accusent nettement et Ton peut déceler un quart de milligramme de chlore dans un litre d'eau. Cependant le dosage exact d'aussi petites quantités présente des difficultés. Si en effet Ton prend le titre d'une eau au moment où « elle sort du condenseur et après l'avoir préalablement refroidie, j elle marque toujours quelques milligrammes de plus par litre ] qu'après avoir séjourné quelque temps à l'air ambiant. L'acide 1 carbonique est en partie cause de cet effet, mais il y a encore 1 d'autres influences indéterminées ; par conséquent, lorsque les eaux sont très pures, il est difficile de reconnaître, s'il y a ou * non, quelques traces d'eau entraînée, bien que la méthode :. chlorométrique appliquée à l'eau ordinaire permette de reconnaître avec certitude o,ooi d'eau entraînée. -

Dans plus de cent essais, faits dans ces dernières années sur des chaudières de sucrerie, auxquelles on demande une production de vapeur généralement exagérée, M. Vinçotte n'a trouvé que trèspeu de cas où l'entraînement d'eau fût certain et dépassât i p. îoo. 855. M. F. Brocq a imaginé pour la mesure de l'eau entraînée mécaniquement un appareil très ingénieux.

Cet appareil est fondé sur ce principe qu'une vapeur en contact avec son liquide générateur a, pour une température fixe, une pression déterminée dont la valeur est absolument indépendante des variations qu'on peut faire subir au volume occupé par le mélange de vapeur et de liquide, tandis qu'une vapeur sèche donne une dépression pour toute augmentation de volume.

L'appareil (fig. ,{98) se compose d'une première caisse A renfermant une boîte prismatique en bronze B, dans laquelle se meut au moyen d'une vis et d'un volant-manivelle un piston P. La boite B est munie de deux orifices T et T que Ton peut ouvrir ou fermer simultanément au moyen de deux tiroirs manœuvres par une même manette.

EAU ENTRAINEE PAft LA YAPEtfK.

\r le dessus de celle boite B est une ouverture fermée par

membrane flexible en maillechort pliisée circulairement qui

îel d'accuser à l'extérieur les variations de pression dans la

ibre B, À cet effet une vis à pas très court qu'on manœuvre

le l'extérieur par un bouton moleté en bois et qui est isolée au

Kg. 4gS.

en d'un tuba de verre peut venir appuyer son extrémité I membrane. La vis communique avec l'un des pôles d'un aent de pile et la membrane avec l'autre pôle ; il an s le circuit i interposée une sonnerie.

Voici comment fonctionne l'appareil. On ouvre les Jeux

du prisme B et la vapeur circule a la fois a l'intérieur et

l l'extérieur de ce dernier. L'équilibre dé température étant

i, on ferme simultanément les tiroirs et on isole ainsi dans

i boite un volume connu du mélange. Cela Fait, on amène la

rinte de la vis à loucher légèrement la membrane» la sonnerie

met en marche. On agît alors sur le volant-manivelle pour

le piston P, La capacité libre de la boîte B augmente ctt

la température ne varie pas, c'est-à-dire si la vapeur venant

la chaudière conserve la même pression et circule toujours

lotir de la boite, la pression reste également constante dans la

Ita tant que celle-ci renferme de l'eau. Maïs aussitôt que

l'eau est vaporisée, le moindre accroissement de volume

la boite B est accompagné d'une dépression, la membrane

=» vJLk. .a* A < ï'~-

fléchit, le contact avec la vis cesse cl la sonnerie s'arrête.

Le volume du piston et le pas de la vis qui le tire sont réglés de telle sorte que, pour chaque tour, l'augmentation de volume dans la boite B est de i centième du volume initial ; par conséquent le nombre de tours faits par la vis, au moment où la sonnerie s'arrête, indique en centièmes la proportion d'eau entraînée que contient le mélange.

Pour que cet appareil fonctionne régulièrement, il faut que, pendant la durée de l'expérience, la pression de la vapeur qui circule autour de la boite B conserve une valeur absolument constante ; le moindre excès fait lléchir la membrane plisséeet peut arrêter la sonnerie avant que toute l'eau entraînée contenue dans la boite B n'ait été vaporisée.

L'objection faite à la méthode de M. Hirn se représente iei. On n'est jamais bien certain d'opérer sur un échantillon présentant la composition moyenne, dépendant, en raison de sa facilité d'application, ce procédé peut rendre des services.

En résumé, la détermination de la quantité d'eau entraînée est une opération difficile et délicate lorsqu'il s'agit de quantités minimes. Mais, dans ce cas, le dosage exact présente rarement de l'importance en pratique. Lorsque les entraînements sont considérables, la détermination de\ieul plus facile et l'application des méthodes précédentes permettra de faire des constatations suffisamment précises.

s xi