ligne, que nous appellerons ligne de niveau d'eau, est d'un décimètre au moins au-dessus de la partie la plus élevée des carneaux, tubes ou conduits de la flamme et de la fumée dans le fourneau (386).

Fig. 110.

Chaque chaudière est pourvue d'un sifflet d'alarme (fig. 110), qui se fixe à la chaudière à l'aide d'une bride que porte le manchon FF. La tige E descend dans la chaudière et porte un flotteur. Quand le niveau de l'eau baisse de 0,05 au-dessous de la ligue de niveau d'eau, la tige E descend et permet à la vapeur de passer par le canal A; la vapeur du canal A se rend, par les trous BB, dans le canal annulaire II, d'où elle sort par la fente circulaire très-étroite CC, pour frapper les bords du timbre ou cloche renversée DD et produire un sifflement trèsaigu. Le flotteur, qui est ordinairement une pierre de liais du poids de 23 kilogrammes environ, et la tige E sont équilibrés par un contre-poids; celui-ci, ainsi que son levier, qui repose sur des couteaux, sont placés dans la chaudière. La fig. 111 représente, à l'échelle de 1/6, la disposition adoptée par M. E. Bourdon pour le sifflet d'alarme, l'indicateur de niveau et la soupape de sûreté.

C

E

Fig. 111.

A boîte en fonte, à nervures pour résister à la pression de la vapeur, fixée sur la chaudière par une bride à cinq boulons. B sifflet d'alarme; la soupape qui le ferme est ramenée sur l'ouverture par un ressort à boudin.

C levier du flotteur; quand le niveau baisse, ce levier, par l'intermédiaire de la chaîne en cuivre c, système de Gall, très-flexible, fait baisser la soupape qui ferme le sifflet.

D levier du contre-poids du flotteur; il est monté sur l'axe du levier C, en dehors de la caisse, et il se prolonge latéralement à la caisse par une aiguille qui indique par sa position le niveau de l'eau dans la chaudière. Avec cette disposi- tion, le flotteur, au lieu de vaincre directement le frottement de la tige d du flotteur dans le stuffing-box, comme cela a lieu ordinairement, le vaine par l'intermédiaire d'un levier, ce qui le rend plus sensible. M. Bourdon, en faisant l'axe du levier C à embase conique qui s'applique contre l'intérieur de la caisse du côté qui porte le levier D, et en le poussant par son autre extrémité à l'aide d'une pointe conique qui se visse dans une plaque appliquée latéralement à la caisse, évite la boîte à étoupe; une simple rondelle de cuir, de feutre ou d'étoupe, formie le joint de cette plaque. La chaîne c doit être verticale quand elle ouvre la soupape du sifflet.

Dans ses derniers appareils, M. Bourdon supprime la chaîne c. La soupape qui interrompt l'arrivée de la vapeur au sifflet est horizontale, et se prolonge à l'extérieur par une tige tirée en dehors par un ressort à boudin; un levier extérieur, monté sur le même axe que ceux C et D, vient presser sur cette tige quand le niveau atteint sa limite inférieure. De plus, l'embase conique de l'arbre des leviers, au lieu d'être poussée sur son siége par une vis, y est tirée par un étrier à vis placé à l'extérieur du côté des leviers.

E tube établissant la communication entre la chaudière et le manomètre, ou servant à une prise quelconque de vapeur.

Outre le flotteur d'alarme, la chaudière est munie de l'un des trois appareils suivants : 1° un flotteur ordinaire d'une mobilité suffisante; 2o un tube indicateur en verre; 3° des robinets indicateurs convenablement placés à des niveaux différents. Ces appareils indicateurs doivent, dans tous les cas, être placés en vue du chauffeur (370).

M. Lethuiller a supprimé le stuffing-box des flotteurs, en faisant monter leur tige dans une boîte verticale en cuivre fermée supérieurement par le sifflet d'alarme. Le dessus de la tige porte un aimant en fer à cheval qui entraîne dans ses mouvements une aiguille aimantée placée en regard, hors de la boîte, dans un petit compartiment où la vapeur n'arrive pas. Une glace, qui ferme ce compartiment, permet de voir la position de l'aiguille sur une échelle.

Si plusieurs chaudières sont destinées à fonctionner ensemble, elles doivent être disposées de manière à pouvoir, au besoin, être rendues indépendantes les unes des autres. En conséquence, chaque chaudière doit être alimentée séparément, et être munie de tous les appareils de sûreté.

Un seul manomètre peut suffire pour plusieurs chaudières ayant un réservoir de vapeur commun (386).

DISTILLATION.

394. La distillation a pour but de séparer une substance volatile d'une ou plusieurs autres substances fixes, ou volatiles à des températures différentes.

Pour ce mode de vaporisation, les dimensions des chaudières dépendent de la quantité de vapeur à former dans un temps donné, de la température d'ébullition du liquide (327), de sa chaleur latente de vaporisation (326), et de sa capacité calorifique, ainsi que de celle du résidu (323 et 324). De ces divers éléments on déduit aussi la quantité de combustible à brûler (359), et par suite la surface de la grille (368) et la section de la cheminée (361 et 362).

Les surfaces de chauffe nécessaires pour vaporiser, dans un même temps, un même poids d'un liquide quelconque et d'eau, sont dans le rapport des quantités de chaleur absorbées pour échauffer et vaporiser les deux liquides. Quant il y a plusieurs liquides à vaporiser à la fois, ce qui a lieu généralement, la quantité totale de charbon à brûler est égale à celle nécessaire pour vaporiser tous les liquides séparément, et amener le résidu à la température d'ébullition. La surface de chauffe est aussi égale à la surface que nécessiterait la vaporisation de tous les liquides en particulier et l'échauffement du résidu.

1er Exemple. Soit à vaporiser, en une heure, 150 kilog. d'alcool pur à la température primitive de 0°.

La température d'ébullition de l'alcool sous la pression atmosphérique 0,76 étant 78°,41, sa capacité calorifique 0,622, et sa chaleur la

tente de vaporisation 207, la quantité de chaleur nécessaire pour en vaporiser 1 kilog. est

78,41 0,622 + 207 : =256 unités,

c'est-à-dire à peu près les 4/10 de celle nécessaire pour vaporiser 1 kilog. d'eau préalablement à 0° (326).

Un kilog. de houille vaporisant 6 kilog. d'eau, il vaporisera donc 15 kilog. d'alcool.

6 x

10

4

1 mètre carré de surface de chauffe vaporisant de 15 à 20 kilog. d'eau,

10
4

10 = 38 à 20 × 4

= 50 kilog. d'alcool, En

il vaporisera donc de 15 supposant seulement 38 kilog., les 150 kilog. d'alcool à 0° exige

150

ront =4m2,95 de surface de chauffe, et la quantité de houille brûlée

38

150

sera = 10 kilog.

15

2 Exemple. Soit à distiller en une heure 500 litres d'un vin dans lequel les quantités d'alcool et d'eau sont dans le rapport de 1 à 22,8. L'expérience prouve que pour obtenir presque tout l'alcool, il faut vaporiser les 0,22 de la masse totale, ce qui donne 110 litres d'une liqueur composée de 21 litres d'alcool et de 89 litres d'eau.

La quantité de houille à brûler est alors:

16,69
15

Pour vaporiser les 0,795 × 21 = 16,69 kilog. d'alcool (304) = 1*,11

25*,94 de houille pouvant vaporiser 25,94 × 6 = 155,64 d'eau, la surface de chauffe nécessaire pour distiller les 500 litres de vin sera donc de

155,64

15

= 10,38.

L'alcol est produit par la fermentation vineuse ou alcoolique des liqueurs sucrées ou amilacées. L'eau-de-vie est un mélange d'eau et d'alcool, que l'on obtient en soumettant ces liqueurs fermentées à une distillation partielle. Le sucre est la seule substance qui se transforme en alcool par la fermentation; l'amidon se transforme d'abord en sucre de raisin (300).

Beaucoup de sucs végétaux sucrés sont employés à la fabrication de l'eau-de-vie : tels sont le vin, le cidre, le poiré, etc.; le vesou ou jus exprimé de la canne à sucre contient 12 à 16 p. 100 de sucre et donne le rhum; le jus de cerise donne le kirsch-wasser; beaucoup de racines sucrées, telles que la betterave, la carotte, etc., donnent des liqueurs spiritueuses; on en peut retirer 10 à 12 pour 100 de la betterave.

Matières amilacées. Toutes les céréales propres à la fabrication de la

bière, le froment, le seigle, l'orge, servent à la fabrication de l'eau-devie, ainsi que le maïs; la quantité d'eau-de-vie qu'on en retire est proportionnelle à l'amidon qu'elles renferment; l'orge et le seigle sont les plus employés. La pomme de terre, en raison de son bas prix et de sa richesse en amidon, qui s'élève de 16 à 22 p. 100 de son poids, est trèsemployée pour la fabrication de l'eau-de-vie.

L'eau-de-vie qui sert de boisson contient généralement de 50 à 60 p. 100 en volume d'alcool pur, à la température de 15′′; ce que dans le commerce on appelle esprit en contient de 70 à 80 p. 100, à la même température. Les vins du midi donnent plus d'eau-de-vie que ceux du nord; on en retire jusqu'à 1/3 des premiers, moyennement 1/4, au lieu que ceux du centre n'en donnent que 1/5, et ceux du nord seulement de 1/8 à 1/10.

Lorsqu'on distille une matière quelconque, on dépense une certaine quantité de chaleur pour l'amener à la température d'ébullition. Dans un grand nombre de cas, on peut obtenir cette élévation de température au moyen de la chaleur provenant de la condensation des vapeurs, ce qui constitue une véritable économie de combustible.

393. Condensation des vapeurs. On peut admettre: 1° que pour une même vapeur, la quantité condensée par une même surface est proportionnelle à la différence entre la température de la vapeur et celle de l'air ou de l'eau qui sert de réfrigérant; 2o que pour des vapeurs différentes, les quantités condensées, par une même surface et pour un même excès de température, sout en raison inverse des quantités de chaleur contenue dans un mème poids des vapeurs (326).

Quand l'eau est employée comme réfrigérant, d'après les expériences dont il sera question au no 399, on peut admettre que le poids de vapeur d'eau condensée par heure, par mètre carré et par chaque degré de la différence des températures, est 1,40 pour les appareils à double fond dont l'air ne peut pas être facilement expulsé, et 2*,95 si l'air est facilement expulsé du double fond ou si l'appareil est à serpentin. Ce chiffre 2,95 suppose que l'eau qui sert de réfrigérant n'arrive pas à l'ébullition; car s'il en est autrement, il s'élève à 8 ou 9 kilog.

Si l'air est employé comme réfrigérant, la quantité de vapeur condensée varie dans une certaine mesure avec le diamètre des tuyaux, et avec la position, plus ou moins favorable au renouvellement de l'air, que ces tuyaux occupent dans l'atmosphère; mais on peut compter moyennement sur une condensation de 1,50 de vapeur d'eau par mètre carré et par heure, pour une différence de température de 75o, soit sur 0,02 par degré de cette différence. La surface du condenseur doit donc être environ 148 fois plus grande pour l'air que pour l'eau; souvent même on la suppose 200 fois plus grande.

Partant de ces poids de vapeur d'eau condensés, en appliquant les deux lois précédentes, on déterminera facilement la quantité d'une vapeur quelconque ou d'un mélange de plusieurs vapeurs qui sera condensée par 4 mètre carré de surface pour une différence de température donnée.

1er Exemple. La chaleur latente de la vapeur d'alcool pur étant 207 (326), admettant que celle de la vapeur d'eau est 550, 1 mètre carré de surface de petit tuyau placé dans l'eau non en ébullition condensera 2,95 550: 207 = 7,84 de vapeur d'alcool pur, par heure et pour une différence de température de 1o.

2 Exemple. L'alcool à 22o de Baumé contenant en poids 0,36 d'alcool pur et 0,64 d'eau, la vapeur de ce mélange a pour chaleur latente 550 × 0,64 + 207 × 0,36 = 427; par conséquent, dans les conditions du 1 exemple, 1 mètre carré de surface en condensera 2,95 × 550 : 427 = 3*,80.

=

ÉVAPORATION.

596. Évaporation spontanée à l'air libre. Cette évaporation, qu'on n'emploie guère que dans l'extraction du sel marin, est d'autant plus active: 1° que la surface des liquides est plus grande; 2° que la température du liquide à évaporer et de l'air environnant ou de l'un de ces deux corps seulement est plus grande; 3° que l'air est plus sec et plus rapidement renouvelé.

D'après M. Payen, dans les marais salants, en faisant usage de ce mode d'évaporation, l'extraction de 1000 kilog. de sel coûte de 6 à 23 fr., suivant les localités et l'état de l'atmosphère. En évaporant l'eau à l'aide de la houille, comme l'eau de mer contient à peu près 0,025 de sel ma1000

rin, pour obtenir 1000 kilog. de sel, il faudrait évaporer × 0,975 0,025

39 000
6

=39 000 kilog. d'eau, qui exigeraient 6500 kilog. de houille. Supposant que l'hectolitre de houille de 80 kilog. coûte 2′,40, le combustible brûlé pour obtenir 1000 kilog. de sel revient à 195 francs.

597. Evaporation par courant d'air forcé. Ce genre d'évaporation ne s'emploie guère que pour la concentration des jus de fruits. Montgolfier en a fait usage le premier, pour concentrer des marcs de raisin avant leur fermentation, tout en leur conservant leurs principes fermentescibles. Il résulte de ses observations, qu'en automne 1 mètre cube d'air dissout moyennement 3 grammes d'eau. Un homme, par un travail effectif journalier de 6 heures, pouvant, à l'aide d'une machine, imprimer une vitesse de 5 mètres par seconde à environ 70 000 mètres cubes d'air, la quantité d'eau qu'il évaporera en un jour sera donc de 70 000 × 0,003 = 210 kilog. En diminuant de moitié la vitesse imprimée à l'air, on pourrait quadrupler la quantité d'air mise en mouvement, et par là diminuer considérablement le prix de revient de ce mode d'évaporation. 398. Evaporation à l'air libre à l'aide d'un foyer. Quelle que soit la température à laquelle un liquide se vaporise, on admet ordinairement que la quantité de chaleur absorbée par sa vaporisation est la mème qu'à sa température d'ébullition; mais, comme le remarque Péclet, la quantité totale de chaleur absorbée augmente rapidement à mesure