CHEMINÉES D'USINE

446. Dans la plupart des appareils de chauffage employés dans les usines, notamment dans les chaudières à vapeur, l'excès de la température des gaz dans la cheminée est supérieur à i5o** et inférieur à 5oo. Dans ces limites la fonction m jouit de la propriété de rester à très peu près constante. En calculant sa valeur, pour G~o, on trouve les nombres suivants correspondant à diverses valeurs de /. (Voir le tableau 423.)

t. i5o* 175° 200° 275* 3oo* 4oo* 5oo' m. '-A,74ï 2,812 2,829 '-*,864 2,860 2,811 2,736

On voit que dans ces limites de température, surtout de 175** à 4oo*> la valeur de m reste pratiquement constante.

Si la température extérieure était 6^:ao% on trouverait, pour valeur moyenne de m, environ 2,70.

On obtient une autre expression du poids de gaz écoulé par la cheminée d'après la quantité de combustible brûlé. Désignons, comme précédemment, par ps ce poids et par A le poids d*air introduit par kilogr. de combustible, le poids des gaz produits par i' est :

3 600 et en égalant ces deux expressions, ou trouve :

relation générale entre le poids de combustible consommé dans le foyer, la hauteur et la section de la cheminée.

Le poids A est compris, comme nous Tavons vu (ei), entre 12 et 24 kilogr. pour la houille, la moyenne est 18 kilogr.; si on porte ce nombre dans la formule et quon prenne m = 2,70, on arrive à la relation simple :

/;5 = 5ooû\/ -. (3)

' V i-hR

On voit que le poids de combustible est proportionnel à la section de la cheminée, qu'il ne dépend pas des températures (dans les limites indiquées) et qu'il ne dépend pas non plus des valeurs absolues de H et de R, mais uniquement du

rapport ^.

Le coefficient 5oo est applicable pour la houille et combustibles analogues exigeant à peu près la même quantité d'air pour la combustion.

447. On conçoit a priori qu'il doit y avoir une relation entre la hauteur d'une cheminée et les résistances que les gaz, dont elle

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détermine Tappel, éprouvent dans leur circulation. Plus ces résistances seront grandes, plus forte devra être, à la base de la cheminée, la dépression qui produit le mouvement et comme cette dépression est, comme nous Tavons vu, proportionnelle à la hauteur, celle-ci doit augmenter avec les résistances.

Cette hauteur doit être déterminée de toile sorte que dans toutes les conditions de marche, la vitesse des gaz et par suite leur puissance vive à la sortie de la cheminée dans Tatmosphëre soient assez grandes pour dominer l'action des vents. Il ne paraît pas que, pour cela, la vitesse puisse descendre au-dessous de 2 mètres et au minimum de i",75.

La vitesse des gaz au sommet de la cheminée est donnée par la formule (4 du n" 4«o).

2^Ha(^- e)

Cette vitesse varie suivant l'activité de la combustion qu'on règle en faisant varier la résistance R par la manœuvre du registre. Quand il est complètement ouvert, R est minimum et l'activité maximum. Dans les conditions ordinaires du fonctionnement des chaudières fixes à vapeur {zm), l'activité maximum du foyer correspond à une consommation de loo kilogr. de houille, par mètre carré de grille, et en se reportant au tableau (394) on voit que, pour une surface de chauffe égale à trente-cinq fois environ celle de la grille, la température des gaz arrivant à la cheminée est 356** ; on trouve ainsi pour 6=10*

=4-»9v/tTr-

R étant la résistance pour le registre complètement ouvert. Quand on réduit la combustion à 5o kilogr. par mètre carré de grille, le poids des gaz est réduit à moitié et comme de plus leur température s'abaisse à 179*8 (Voir le tableau 394), la vitesse V au sommet devient :

, 00 i-hi7Q,8a

100 i-hJOOa

Si Ton s'impose la condition, pour que le tirage ait une stabilité suffisante, que la vitesse de sortie, avec une combustion minimum de 5o kilog. par mètre carré de grille, ne s'abaisse pas au-dessous de i",76, on a la relation simple

R étant le coefficient de résistance totale au mouvement des gaz dans la circulation, pour le registre complètement levé.

H= I 4-R est donc une valeur minimum.

Pour calculer la hauteur H de la cheminée, il faut connaître R. Nous avons vu (204) les moyens de déterminer ce coefficient pour un conduit de forme quelconque, mais le calcul peut beaucoup se simplifier pour un fourneau de chaudière à vapeur ou appareils analogues quand les sections de passage sont convenablement établies. Nous donnerons un exemple de la manière de procéder quand nous aurons déterminé les sections de la cheminée et des carneaux (454).

448. Dans les fourneaux ordinaires de chaudières à vapeur, la valeur de i 4-R ne descend guère au-dessous de 12 et atteint rarement 4o; le plus souvent elle est comprise entre 20 et 3o. D'après la règle que nous venons de poser, ces nombres expriment également la hauteur des cheminées correspondantes et ce sont en effet les hauteurs le plus généralement adoptées. On construit peu de cheminées d'usine au-dessous de i5 mètres et au-dessus de \o mètres et le plus grand nombre a de 20 à 3o mètres de hauteur.

Le tirage est d'autant plus fort, et la section peut être d'autant plus réduite que la cheminée est plus élevée; en augmentant la hauteur, on peut donc réduire la section, mais comme la dépense de construction augmente assez rapidement avec la

hauteur, il n'y a lieu de dépasser le rapport - — q- - 1 que lorsque, pour des raisons particulières, on a besoin d'un tirage très actif) ou que des conditions locales obligent à une hauteur

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déterminée. C'est ainsi que dans les villes il faut que le sommet des cheminées dépasse notablement le faîte des maisons voisines, afin que la fumée ne soit pas trop incommode.

Pour certaines usines de produits chimiques, les gaz qui se dégagent exercent sur la végétation une influence des plus délétères et il faut les rejeter dans l'atmosphère à la plus grande hauteur possible; on a fait pour cela des cheminées très élevées. On cite une cheminée construite à Port-Dundas qui a i38 mètres de hauteur. Le diamètre extérieur au sommet est de 3", 65 et au sol de 9"*,75.

449. La section qu'il faut donner à une cheminée d'usine, pour brûler dans le foyer un poids de combustible déterminé, se déduit immédiatement de l'équation (3 du h"* «ae) qui donne pour la houille

C'est la section au sommet de la cheminée ; elle est proportionnelle à la quantité ps de combustible à brûler et à la racine car-