Chaleur de combustion

“ Quand Lavoisier eut démontré, dans ses divers mémoires, qu'un corps qui brûle ne fait que se combiner avec l'oxygène de l'air, il donna à ce phénomène le nom de combustion et celui de combustible à tout corps pouvant s'unir à l'oxygène, qui devint le corps comburant par excellence.
La combustion s'accompagne le plus souvent de chaleur et de lumière; c'est précisément cette chaleur qui est utilisée pour le chauffage. ”

“ La quantité de chaleur dégagée par un combustible est indépendante de l'activité de la combustion. La combustion lente donne la même chaleur que la combustion vive, quand on tient compte convenablement des causes de refroidissement; mais la température peut être très différente. ”

“ Au moment où les gaz s'échappent de la couche du combustible incandescent, la combustion est loin d'être achevée, la flamme se développe généralement bien au delà, de sorte que la chaleur dégagée, à ce moment, n'est qu'une fraction m de celle que le combustible peut fournir par la combustion complète. ”

“ Nous savons que les corps les plus combustibles ne peuvent brûler sans le concours de l'air, et même sans son contact immédiat; par conséquent, plus ce contact est complet, plus la combustion est active et énergique. Cela posé , il est évident que si l'on augmente la quantité d'air qui peut toucher les parties d'un corps combustible auquel il ne manque que le contact de cet élément pour se mettre en feu, on augmentera à proportion la quantité de ces parties qui s'embraseront à la fois, et que l'effet de la combustion doit augmenter dans la même proportion. ”

“ La combustion, ou ce qu'on appelle vulgairement faire du feu, peut être envisagée comme un phénomène très général, qui entraîne nécessairement un dégagement de calorique et de lumière, et qui résulte de la combinaison de deux ou d'un plus grand nombre de corps entre eux, quelle que soit leur nature. S'il ne se dégage pas de calorique et de lumière, il n'y a pas de combustion dans le sens où nous l'entendons. Ainsi donc, toutes les fois que deux ou un plus grand nombre de corps se combinent et qu'il y a dégagement de calorique et de lumière, on doit dire qu'il s'est opéré une combustion ”

“ L'air peut ainsi affluer à peu près également dans tous les points de la masse en combustion. On prend, en outre, des dispositions pour assurer le mélange des gaz combustibles et de l'air et aussi pour éviter un trop grand refroidissement. ”

“ La chaleur est la plus générale, la plus importante des causes déterminantes de la combustion ; elle n'est pas la seule.
L'étincelle électrique suffit pour faire détoner le mélange de l'oxygène ou de l'air avec un gaz combustible ; elle agit sans douté là tout. simplement par sa température élevée; mais il est des cas où elle a une action propre, indépendante de celle de la chaleur qu'elle développe. ”

“ Par là, la combustion s’établit promptement et se fait avec facilité ; au lieu que dans les poêles et cheminées où l’on cherche à concentrer la chaleur par des circonvolutions autour du foyer, on a d’abord une grande masse à échauffer, en sorte que l’on n’obtient que lentement l’effet de la combustion, et qu’avant que toute cette masse soit échauffée, l’on est souvent exposé à la fumée. ”

“ Désignons par s la surface de la grille cherchée, par p, comme nous venons de le dire, le poids de combustible brûlé par mètre carré et par heure, et par N la puissance calorifique de ce combustible.
Le poids de combustible brûlé par heure est ps, et si la combustion était complète, la chaleur dégagée serait psN. La chaleur utilisée dans l'appareil de chauffage est toujours beaucoup moindre, tant par suite de la combustion incomplète que des pertes de toute nature, refroidissement des parois, dégagement des gaz de la combustion encore chauds, etc. ”

“ La température T2 à laquelle les gaz s'éteignent et le décroissement de température de T1 à T2 dépendent de la nature du combustible et de la disposition des carneaux. Tandis que la transmission par convection tend à abaisser la température, la combustion qui se continue tend à la relever. ”

“ Pour le même motif, il faut éviter aux gaz de la combustion, à la sortie du foyer, le contact de grandes surfaces froides et maintenir une température élevée jusqu'à la combustion complète. Le refroidissement amène l'extinction de la flamme. ”

“ On croit généralement qu'en réalisant la fumivorité, on réalise en même temps la combustion complète. Il n'en est point ainsi. La fumée résulte surtout du refroidissement des gaz combustibles, tandis que la combustion incomplète est le résultat d'un défaut d'air ou d'un mélange imparfait de l'air avec les gaz combustibles. ”

“ Les foyers ordinaires doivent être alimentés par un volume d'air beaucoup plus grand que celui qui serait nécessaire à la combustion complète du combustible brûlé : de là une perte considérable de chaleur qu'il est impossible d'éviter lorsqu'on emploie des combustibles solides. En outre, ils produisent de la fumée et une combustion incomplète, pendant la durée du chargement et quelque temps après. ”

“ Les combustibles que nous employons pour le chauffage disparaissent par le fait même de la combustion, ou du moins ne laissent que de faibles résidus.
Dans la combustion du bois et des charbons, il ne reste pour résidu que les matières étrangères aux principes d'inflammabilité qui y étaient contenus, matières que l'on connaît sous le nom de cendres, de scories, de poussière. ”

“ La combustion est donc l'effet de la décomposition qui s'opère dans les corps inflammables, lorsqu'ils sont exposés à l'action du calorique dans des foyers, ou à l'air libre; en sorte que ces corps brûlent réellement, c'est-à-dire, essuient la destruction absolue de leurs principes constituans; alors le dégagement du calorique , qui concourait par une combinaison réelle à la formation des principes, produit la chaleur. ”

“ Divisant maintenant cette chaleur spécifique par la chaleur produite, nous obtenons la température de cette combustion :
température qui exprime en même temps l'intensité du feu.
Si nous brûlons le kilo de carbone par de l'oxygène pur au lieu d'air, la quantité de chaleur produite resterait tout-à-fait la même, mais l'intensité du feu deviendra plus grande, parce qu'il n'y a plus d'azote qui augmente le volume
des produits de la combustion, ni plus de diminution de décuite ”

“ Cette utilisation a fait reconnaître que les gaz présentent, sur les solides, de nombreux avantages, au point de vue de la facilité de la combustion, qui peut être obtenue plus complète et se régler plus commodément au moyen de valves et de robinets. On peut obtenir des flammes longues ou courtes à volonté et produire des températures plus élevées, en chauffant, avant la combinaison, le combustible et le comburant. ”

“ Combustion des gaz. — Lorsqu'un gaz combustible, tel que le gaz de l'éclairage, s'échappe, dans l'air par un orifice et qu'on approche du jet un corps enflammé, on détermine immédiatement la combustion. ”

“ J’ai déjà fait sentir la nécessité d’élever la température autour du combustible toutes les fois qu’on veut avoir une combustion complète et énergique. Un autre exemple qui prouve qu’on peut augmenter l’intensité de la chaleur, sans augmenter la masse du corps combustible, c’est celui que fournit la lampe d’émailleur. ”

“ Les phénomènes de la combustion et la distinction des corps en combustibles et en incombustibles sont assez connus. Exposés à la chaleur, ceux-ci augmentent de température, et en prennent une qui est d'autant plus élevée que la chaleur à laquelle ils sont exposés est plus intense; mais si on les éloigne du corps qui les échauffe, ils se refroidissent peu à peu et reviennent à leur premier état. D'un autre côté, lorsqu'ils sont portés à un certain point, ils subissent des attractions sensibles ”

“ Pour tirer le meilleur parti possible de la chaleur produite par toute espèce de combustion, il faut faire agir les gaz résultant de la combustion, sur les corps à échauffer de bas en haut, et latéralement à la fois, ensuite opposer au courant déjà refroidi, plusieurs obstacles pour ralentir sa sortie, sans cependant retarder l'accès de l'air dans l'intérieur du foyer. ”

“ La combustion, — durant laquelle se produit la chaleur dont l’homme tire parti, et qui est très variable suivant la nature du combustible, — a lieu à une température également variable ; elle produit de la flamme ou n’en produit pas, suivant que ses élémens sont combinés de telle ou telle manière. Sous ce rapport, la classification géologique ne perd pas entièrement son empire, attendu que les combustibles des différens âges ne peuvent généralement pas se suppléer dans les arts métallurgiques ou dans la production de la chaleur. ”

“ Dans les foyers que nous venons d'étudier, la combustion, comme nous l'avons dit, est loin d'être complète; les analyses indiquent qu'il se dégage toujours une certaine quantité de gaz combustibles, malgré l'excès d'air introduit dans le foyer.
C'est surtout après le chargement que les conditions d'une bonne combustion laissent le plus à désirer. Comme nous l'avons expliqué, il se dégage de la houille, à ce moment, une grande masse de gaz et le volume d'air admis est insuffisant; il y a production de fumée plus ou moins abondante suivant la nature des houilles. ”

“ Les corps combustibles que l'on brûle dans les foyers des appareils de chauffage, produisent de la chaleur en se décomposant, et l'intensité de cette chaleur est proportionnelle à la quantité de gaz oxigène que ces corps absorbent dans cette circonstance: ainsi la substance qui absorbe le plus de gaz oxigène pendant sa combustion, sera celle qui produira une plus forte chaleur. Les combustibles en général présentent les phénomènes suivans. ”

“ I Il y a production de flamme toutes les fois qu'un corps dégage, par l'effet de la combustion, quelque substance capable de passer à l'état aériforme et de se combiner avec l'oxigène de l'atmosphère, avec production de chaleur blanche. C'est parce que le charbon de bois et le coke ne contiennent point de principes volatils , qu'ils brûlent sans flamme et ne nous paraissent que comme des pierres chauffées au rouge. La flamme d'une lampe-, d'une chandelle, d'une bougie , est due à la combustion du gaz de l'huile, du suif ou de la cire que ces combustibles dégagent. ”

“ Les phénomènes inverses se produisent si, au lieu de faire varier la vitesse de l'air, on fait varier celle du gaz.
7. Il est évident que pour dégager d'un combustible le maximum de chaleur, il faut avant tout que la combustion soit complète, ce qui n'est pas aussi facile à réaliser qu'on pourrait le croire au premier abord ”

“ Les foyers, ayant pour but essentiel la production de la chaleur par la combustion, doivent être conduits de manière à obtenir une combustion aussi parfaite que possible. C'est la première condition pour utiliser la puissance calorifique du combustible et réduire par conséquent la consommation au minimum. ”

“ Ainsi que nous l'avons dit (11) , il ne suffit pas de fournir au combustible le volume d'air nécessaire pour sa combustion, il faut encore assurer le mélange des gaz comburants et combustibles par des dispositions produisant à la sortie du' foyer, à une température suffisante, des remous et des tourbillons ; si ces remous ne se produisent qu'à une grande distance du foyer, les gaz sont trop refroidis pour que la combustion s'effectue. ”

“ Plusieurs causes peuvent influer sur les résultats de la combustion ; on sait qu'elle est d'autant plus parfaite que la température du foyer est plus élevée, et que l'excès de chaleur de la vapeur tendue contribue à maintenir celle des parois du fourneau et du foyer lui-même. ”

“ Sous l'action de la chaleur du charbon en ignition recouvert par la nouvelle couche et du rayonnement des parois, la houille distille et émet rapidement des gaz combustibles, en quantité plus ou moins grande suivant sa composition. Comme l'air est précisément réduit au minimum à ce moment, les conditions de la combustion sont particulièrement mauvaises. L'air arrive en moins grande quantité et la température est abaissée, au moment où, par suite de l'abondance des gaz, il faudrait le maximum d'air et une température élevée. ”

“ Les meilleures ont pour objet de diminuer autant que possible les pertes de chaleur par rayonnement, de remplacer l'air par l'oxygène et de rendre la combustion aussi complète, dans l'intérieur même de la flamme, que le permet la dissociation.
Le chauffage au charbon de bois se fait dans des fourneaux à grilles cylindriques ou allongées, suivant que l'on a à chauffer des ballons, des capsules, des creusets ou des tubes; l'on active ou non la combustion par des dômes à réverbères munis de cheminées d'appel. ”

“ Il est en effet de la plus haute importance d'étudier la marche et les produits de la combustion dans tous les appareils destinés à produire ou utiliser la chaleur, ces études permettent seules de bien se rendre compte des pertes souvent très-élevées causées par une combustion défectueuse et incomplète. ”

“ Si la chambre de combustion, le fourneau, laisse échapper par contact ou par rayonnement une trop grande quantité de chaleur au profit du corps environnant, la température y est abaissée et la combustion des corps combustibles est incomplète. On admet même qu'il faut, pour que le charbon brûle avec toute l'activité nécessaire à un grand effet utile, que les foyers puissent arriver à la même température que le combustible embrasé. ”

“ La combustion du gaz s'effectue à partir de 600° et augmente graduellement jusque vers 1200° en profitant soit de l'air ambiant seulement, ou soit en sortant du brûleur après avoir été mélangé préalablement avec l'air atmosphérique. Sa puissance de chaleur peut atteindre jusqu'à 1800° lorsque la flamme se trouve alimentée par un courant d'air forcé produisant le chalumeau. Enfin en additionnant au gaz d'éclairage de l'oxygène pur, la température dépasse celle que nous venons d'indiquer et se rapproche de celle obtenue avec un foyer de combustion.composé d'hydrogène et d'oxygène. ”