FOYER
de la
PABOI.
QUANTITÉS DE CHALEUR TRANSMISES
PAH MÈTRK CAnaÉ DK Sl'RFACB DIRSCTE
par radiation.
par convectioii.
Si
Totale.
Ml
Si
par
mètre carré
de grille.
kilogr.
de comli.
ps
Les nombres ont été calculés en négligeant la valeur de a' à côté de a^. Si on en avait tenu compte, on aurait trouvé pour T les trois valeurs
ï OD2,2.)
qui ne diffèrent pas de - degré de ceux du tableau. Le term? a
est donc absolument négligeable dans ces conditions ; dans
aucun cas, sa valeur n'atteint -= — de a^ .
On voit, par les nombres de la colonne 3, que la température de
la paroi n'atteint pas 190°, mémo pour une combustion active do 100 kilogrammes de houille par mètre carré de grille, ce qui justifie le calcul fait au n"" ase.
De là cette conséquence importante: le métal s'échauffant pou, il n'y a pas d'inconvénient à exposer une partie de la surface do chauffe au rayonnement du foyer, ce qui donne le grand avantage de faire transmettre par une faible surface une grande quantité de chaleur et par suite de réduire notablement les dimensions et les frais d'installation des appareils.
Ces conséquences de la théorie sont entièrement confirmées par la pratique, et, dans toutes les chaudières, une portion de la surface de chauffe est exposée au rayonnement direct du foyer.
Mais il importe do remarquer que la température relativement faible du métal tient essentiellement au refroidissement produit par le contact et le renouvellement rapide de l'eau sur la paroi. Si ce contact ou ce renouvellement étaient gênés, la température du métal pourrait s'élever beaucoup, ce qui aurait des inconvénients graves, comme nous le verrons.
372. Influence de la nature du métal. — On est gêné* ralement assez disposé à croire qu'une chaudière en cuivre transmet notablement plus de chaleur qu'une chaudière en fer parce que sa conductibilité est beaucoup plus grande. L'expérience indique, comme Péclet l'a signalé depuis longtemps, que les chaudières en cuivre ne vaporisent pas plus que les chaudières en for. En appliquant les formules précédentes (6, 7 et 8) à une chaudière en cuivre à foyer intérieur du type Cornwall et de 0,01 d'épaisseur comme pour la chaudière en fer, on trouve (ato) y =z 4 393, et, en effectuant les calculs, on forme lo tableau suivant :
Foyer intérieur en cuivre. — Tsrpe Gorn'wall.
HOUILLE
brûlée
par
mètre carré
de grille.
TEMPERATURES
du
FOYia.
lOO
de la
PAHOI.
QUANTITES DE CHALEUR TRANSMISES
PAK MÈTRE CARRi DE 9CBKACK DIRECTE
par radiatiou.
par ct»iiv;M*tion.
Totale.
Ml
par
mètre carré
de grille.
|>ar
kilogr.
de comb
Ml
Ml
ps
Si on compare ces uombres à ceux du tableau calculés pour la tôle de fer, on reconnaît :
i^ Que la température du foyer est la même ;
a*" Que la température de la paroi en cuivre est de 10** à i4" environ plus faible que celle de la paroi en fer ;
3" Enfin que la chaleur directe transmise est très sensiblement la même.
Ainsi, pour une combustion moyenne de jj kilogrammes par mètre carré de grille, elle est de 83 048 pour le cuivre et de 82 789 pour le fer ; la différence est seulement de 2^9 calories, environ 3 millièmes.
Ces conclusions de la théorie, relativement aux effets comparés du cuivre et du fer, sont, comme nous Tavons dit, confirmées par Texpérience (voirn° asy).
373. Influence des incrustations calcaires. — Les incrustations calcaires qui se produisent à l'intérieur des chaudières à vapeur, par l'effet de la précipitation des sels en dissolution dans les eaux d'alimentation, sont une cause fréquente de surélévation de température du métal et par suite de destruction.
Les formules (7 cl 8) pcrmpllenl de se rendre comple de cette surélévation de températnie.
En désignant par q le coofricieiil de transmission, à travers lOle et la couclie calcaire (fig. aSj), on a, pour la quantité M, de chaleur transmise par la surface directe S,, en éliminant les températures (' et /" intermédiaires, comme au n° sa
la valeur de </', pour une tâle d'épaisseur e et de conductibilité C, recouverte d'une couche calcaire d'épaisseur é et de conductibilité C\ est donnée par la relation
En faisant comme précédemment
e — 0,01 C — 58,8 K' — /i[/'— 5ooo
et de plus pouf la couche calcaire
e' = o,oi et C'=i,6 de sorte que ^^7=0,00620
-7 — o,oooi" + o, oo6a5 + 0,0002 t=o,oo6()2, ^'=1 i3i,o6.
Quand il n'y avait pas d'incrustation, nous avions q=. 1 703 pour la tôle de fer et y = 4,3()3 pour le cuivre.
On voit que ce coefficient est considérablement diminué.
En appliquant, avec celte valeur de 9, les formules 7, 8, 3, 3 et 4 OD trouve les résultats suivants :
RÊCEPTEUBS DE CIlALEL'n.
Foyer intérieur avec incrastations calcaires.
HOUILLE
brdlé«'
par
mètre carro
de grille.
TEMPERATURES
da
FOYEB.
I o3i io6a
de la
PABOl.
QUANTITES DE CHALEUR TRANSMISES
PAS MÈTRB CARRi DE BCRFACE DIDECTB
par radiation.
Si
par oonvection.
Si
Totale.
Mi
par
mètre carn»
de grille.
Ml
par
kilogr.
de comb.
ps
I 3oo
Si Ton compare cos nombres à ceux obtenus pour le cas où il n'y avait pas d'incrustation, on voit que :
La température du foyer augmente à peine de quelques degrés.
La température du métal augmente considérablement; pour p =z ySy elle passe de 180^,67 à 654".
Enfin la chaleur transmise diminue sensiblement; pour p=yo, elle s'abaisse de 82 789 à 72 367, c'est environ i5 p. 100 de réduction.
Toutes ces conséquences du calcul sont confirmées par l'expérience. La tôle des chaudières très incrustées rougit et se détruit rapidement, et la transmission de la chaleur diminue notablement à mesure que l'épaisseur de la couche calcaire augmente.
374. Influence des rivures et de l'homogénéité du métaL — Les conclusions, que nous venons d'énoncer sur les températures de la paroi et les quantités de chaleur transmises, ne sont exactes qu'à la condition expresse que l'eau se renouvelle rapidement au contact du métal (c'est-à-dire que le coefficient de convection K' soit très grand). Si la circulation était gènéa, s'il se formait des bulles do vapeur adhérentes ne pouvant se dégager
facîlemont, le coefficiont K' sérail beaucoup plus faible. Il pourrait s'abaisser de 5 ooo à 20 ou 3o ; la température t s'élèverait alors à 700° et au delà, et le métal serait promptement détruit.
Une autre condition indispensable, c'est que la tôle soit bien homogène; si elle est pailleuse, mal soudée, il existe entre les molécules une véritable solution de continuité; la conductibilité est considérablement réduite, la tôle s'échauffe et subit des déformations ; il se produit des fissures et des fuites qui amènent la mise hors de service de la chaudière. Le choix de la tôle, pour la surface directe des chaudières, présente une importance toute particulière.
Il faut pour les mêmes motifs éviter de placer des rivures audessus du foyer ; la surépaisseur, produite par les tôles superposées et les têtes de rivets, augmente la différence de température des deux faces de la paroi; mais ce qui est plus grave, c'est que, quels que soient les soins apportés à la rivure, il n'existe jamais, entre deux feuilles juxtaposées et serrées, un contact parfait, et la conductibilité est plus faible que dans un métal homogène, d'autant plus que, sous l'action de la chaleur, il se produit des dilatations et des contractions, qui tendent à séparer les feuilles rivées. Il en résulte un surchauffement du métal et des mouvements qui amènent des fuites et peuvent être la cause d'accidents graves.
