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35. Observations sur les combustibles solides naturels. — L'examen de ce tableau met en évidence plusieurs faits importants.
A mesure que la décomposition des végétaux se poursuit, c'est-à-dire que le combustible devient plus ancien, qu'on passe du bois à Tanthracite, on constate les faits suivants :
1* La proportion de carbone augmente de o,5o pour le bois desséché à 0,94 pour Tanthracite.
2* La proportion d'oxygène et d'azote diminue et varie de 0,43 pour le bois desséché à o,o3 pour Tanthracite.
3* La proportion d'hydrogène diminue également de 0,062 à o o3o.
En un mot la proportion du carbone augmente au détriment des gaz.
4' La proportion d'hydrogène en excès va d'abord en augmentant de o,oo3 environ pour le bois à o,o45 pour la houille à gaz; puis elle diminue et peut se réduire à 0,01 5 pour l'anthracite.
La qualité grasse de houilles paraît coïncider avec la plus grande proportion d'hydrogène en excès.
Dans les compositions chimiques indiquées, l'azote a toujours été confondu avec l'oxygène ; il ne se trouve du reste qu'en très faibles proportions, environ i,25 p. 100, et jamais au delà de 1,80 p. 100, d'après les analyses de MM. Regnault et de Marsilly.
L'eau entre également en faible proportion dans les houilles, o,5o à 2 p. 100 au plus pour les houilles tenues à l'abri. La quantité d'eau absorbée à la pluie varie de i p. 100 à 5 p. 100 pour la gailleterie, et de 4 à 10 p. 1 00 pour le tout-venant, suivant la nature.
Les cendres, dont il n'a pas été non plus tenu compte, entrent au minimum pour i ou 2 p. 100 dans les morceaux choisis les plus purs. Les charbons, considérés en masse et après les triages faits sur le carreau de la mine, en renferment en général de 5 à 12 p. 100, et quelquefois jusqu'à 20 p. 100.
Les cendres sont en général composées d'argile et de quartz plus ou moins colorés par l'oxyde de fer provenant des pyrites
6't PRODUCTION DE LA CHALEUR.
OU du carbonate de fer mélangé à Targile. On y trouve du phosphore et du soufre provenant du phosphate de fer et de pyrites sulfureuses.
Il y a une distinction importante à faire entre les houilles suivant la nature des cendres.
Quand les cendres sont un peu fusibles, elles forment sur la grille des masses agglutinées qu'on appelle des mâchefers^ qui arrêtent le passage de Tair. Le chauffeur est obligé de les briser à coups de ringard et de les retirer par la porte du foyer. C'est un travail long, pénible, qui a des inconvénients graves sur lesquels nous reviendrons plus loin. Cette difficulté dans l'emploi abaisse sensiblement la valeur des houilles à mâchefer.
Si les cendres ne sont pas fusibles, elle se réduisent en poussière et tombent naturellement à travers la grille par le ringardage dans le cendrier d'où on les enlève facilement; le travail pénible du décrassage est évité.
La proportion de cendres varie beaucoup suivant les provenances, la couche et même la portion de couche exploitée. C'est un chiffre à déterminer par expérience pour la houille qu'on veut employer, et qui influe naturellement beaucoup sur la puissance calorifique et la valeur industrielle.
36. Puissance calorifique des houilles. — MM. Scheurer- Kestncr et Meunier ont publié de 1868 à 1875 dans le Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse^ dans les Comptes rendus de l Académie des sciences, et dans les Annales de physique et de chimiCy des travaux très importants sur la composition des différentes espèces de houilles et sur leur puissance calorifique.
Pour la détermination de la chaleur dégagée, ils se servaient du calorimètre de MM. Favre et Silbermann (14) avec quelques modifications. Leurs expériences très nombreuses ont démontré que la puissance calorifique delà houille est toujours notablement supérieure à celle qu'on déduit de la loi de Dulong (lï).
N = 8o8oG-h 34462 (h--^V
On ne saurait en conséquence regarder la houille , ainsi que le suppose cette loi, au point de vue de la chaleur dégagée, comme UD simple mélange de carbone, d'hydrogène et d'eau. Une partie du carbone est en combinaison avec l'hydrogène et forme des hydrocarbures dont la puissance calorifique est plus grande.
Pour représenter le résultat de leurs expériences, MM. Scheurer- Keslner et Meunier ont donné la formule :
N=8o8oC-h34462H,
ce qui revient à supposer que le carbone est à l'état solide et que l'hydrogène, non seulement n'est pas combiné avec Toxygëne, mais qu'il a la même puissance calorifique qu'à l^état gazeux.
Cette formule donne des résultats beaucoup plus exacts que celle de Dulong, mais en général encore un peu trop faibles, et l'écart avec l'observation peut aller jusqu'à lo et 12 p. 100.
37. M. L. Cornut, ingénieur en chef de l'Association des propriétaires d^appareils à vapeur du nord de la France, a publié une étude très intéressante sur la puissance calorifique des houilles ; il distingue dans la houille le carbone fixe et le carbone volatil (ce dernier étant celui qui se dégage à l'état d'hydro-carbure dans la carbonisation), et il propose de calculer la puissance calorifique par la formule :
N == 8080 C/'H-ii 2 14^4-34462 H.
C^ est le poids de carbone fixe par kilo de combustible ;
Cr le poids de carbone volatil ;
H le poids d'hydrogène.
II 214 est la puissance calorifique du carbone volatil déduite de la combustion de l'oxyde de carbone.
M. Cornut a soin de faire remarquer que le carbone volatil n'étant pas en réalité à l'état libre, la formule ne peut fournir qu'une approximation.
Sbr. 5
Elle donne des résultats plus approchés que celle de MM. Scheurer-Kestner et Meunier, mais Terreur peut encore atteindre 8 à 10 p. loo.
38. En appliquant simplement la loi de Welter, N = ml^, aux expériences de MM. Scheurer-Kestner et Meunier-Dolfus, on trouve pour m des nombres qui restent compris entre 3 577 et 3 189, la moyenne est 3 36o; de sorte que, pour obtenir la puissance calorifique d'une houille dont on a la composition élémentaire, il suffit de calculer le poids d'oxygène IJ, nécessaire à la combustion, par la relation :
et de déterminer ensuite N par la formule N = ml^ en faisant m=336o, ce qui donne :
N = 2688o(-^4-Hy
Le tableau ci-contre donne les résultats comparés des puissances calorifiques observées et calculées par cette formule et par celles de Dulong, Scheurer-Kestner et Cornut.
La comparaison des nombres du tableau amène aux conséquences suivantes :
La formule de Dulong donne pour les houilles essayées des résultats sensiblement trop faibles de 5 à 10 p. 100 pour les houilles des bassins de l'Est jusqu'à 18 p. 100 pour celles du Nord.
Celle de MM. Scheurer-Kestner et Meunier-Dolfus conduit à des résultats plus approchés, mais encore trop faibles de 3 à 7 p. 100 pour les premières et jusqu'à 10 p. 100 pour les autres.
La formule de M. Cornut donne des résultats supérieurs à l'expérience, de i à 4 p- ^o^ pour les houilles de l'Est et trop faibles de 5 à 9 p. 100 pour les autres espèces.
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