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devons citer encore l'arrosage du toit et des murs d'ateliers au moyen de jets d'eau que l'on peut mettre en activité en ouvrant un robinet. D'abord, il est de toute évidence que l'effet produit dans ce procédé sera proportionnel au rapport de la surface mouillée à la surface totale des parois extérieures et alors quelle quantité d'eau ne faudra-t-il pas pour entretenir mouillée toute la surface extérieure de l'enceinte à rafraîcher. Ensuite, la chaleur due au rayonnement extérieur et à l'insolation pénétrera l'intérieur absolument comme si aucun arrosage n'était produit. Donc, pour obtenir à l'intérieur la température voulue, il faudrait que la surface extérieure arrosée soit amenée par cet arrosage à une température telle que la chaleur interne développée à l'intérieur de l'enceinte, plus la chaleur amenée par le rayonnement extérieur et par l'insolation des vitres trouvent à s'écouler du dedans au dehors par le fait de la différence existant entre la température de la paroi interne et celle de la paroi externe. Ainsi, pour la salle du rez-de-chaussée de notre exemple, nous avons trouvé que lorsque la température extérieure est 32° et la température intérieure est 24°, le rayonnement extérieur traversant les vitres apporte... 5760c, l'insolation de ces vitres apporte encore.............. 1760e, et la chaleur interne ............................. 2410e, soit un total de ................................. 9930c, qui seraient à enlever par l'écart de température à produire entre les faces internes et externes des murs. D'un autre côté, nous avons trouvé qu'un excès de 32° — 24° = 8° entre la chaleur extérieure et la chaleur interne de l'enceinte ne peut être maintenu qu'en dépensant à l'intérieur 15850 calories négatives, soit 2000e environ par degré. Nous pouvons admettre qu'à l'inverse les 9930 calories à enlever puissent l'être en maintenant à en dessous de 24°, la température extérieure des murs, pour que l'écoulement de ces 9930e puisse se produire à travers leur épaisseur; par conséquent, l'eau mouillant ces murs devrait posséder au plus la température 24° — 50 = 19o. Or, de l'eau lancée contre un mur et s'écoulant le long de ce mur dans de l'air à 32° se trouve au maximum
apporte encore.............. 1760e, et la chaleur interne ............................. 2410e, soit un total de ................................. 9930c, qui seraient à enlever par l'écart de température à produire entre les faces internes et externes des murs. D'un autre côté, nous avons trouvé qu'un excès de 32° — 24° = 8° entre la chaleur extérieure et la chaleur interne de l'enceinte ne peut être maintenu qu'en dépensant à l'intérieur 15850 calories négatives, soit 2000e environ par degré. Nous pouvons admettre qu'à l'inverse les 9930 calories à enlever puissent l'être en maintenant à en dessous de 24°, la température extérieure des murs, pour que l'écoulement de ces 9930e puisse se produire à travers leur épaisseur; par conséquent, l'eau mouillant ces murs devrait posséder au plus la température 24° — 50 = 19o. Or, de l'eau lancée contre un mur et s'écoulant le long de ce mur dans de l'air à 32° se trouve au maximum dans les mêmes conditions de refroidissement que si cette même eau était mise en contact avec un courant d'air à 32°, et d'après les expériences de Gay-Lussac citées précédemment, la limite de température que peut prendre l'eau sous l'influence d'un courant d'air à 32° et à demi-saturé est 23°,2 environ. Donc, nous ne pourrons compter sur l'évaporation de l'eau le long du mur pour obtenir la température 19° qu'il serait nécessaire de produire pour obtenir le rafraîchissement voulu; et il faudra que l'eau soit lancée à une température bien inférieure à 19° pour que sa température moyenne depuis le haut jusqu'au bas du mur soit de 19°, car dans cet arrosage du mur, l'eau aura à subir, outre le réchauffement TOME LV. JANVIER-FÉVRIER-MARS 1885. i 9930c que lui transmet le mur, encore celui dû au contact de l'air, au rayonnement extérieur et à l'insolation; ainsi non seulement il faudrait employer des masses d'eau pour baigner totalement la surface extérieure de l'enceinte; mais encore il faudrait que cette eau fût froide pour produire le rafraîchissement au degré voulu; et si l'on dispose d'eau froide en quantité aussi considérable, il est bien préférable de l'employer directement en la faisant circuler à l'intérieur
Donc, nous ne pourrons compter sur l'évaporation de l'eau le long du mur pour obtenir la température 19° qu'il serait nécessaire de produire pour obtenir le rafraîchissement voulu; et il faudra que l'eau soit lancée à une température bien inférieure à 19° pour que sa température moyenne depuis le haut jusqu'au bas du mur soit de 19°, car dans cet arrosage du mur, l'eau aura à subir, outre le réchauffement TOME LV. JANVIER-FÉVRIER-MARS 1885. i 9930c que lui transmet le mur, encore celui dû au contact de l'air, au rayonnement extérieur et à l'insolation; ainsi non seulement il faudrait employer des masses d'eau pour baigner totalement la surface extérieure de l'enceinte; mais encore il faudrait que cette eau fût froide pour produire le rafraîchissement au degré voulu; et si l'on dispose d'eau froide en quantité aussi considérable, il est bien préférable de l'employer directement en la faisant circuler à l'intérieur de la salle à rafraîcher, plutôt qu'indirectement à l'extérieur; son action réfrigérante ne pouvant que se trouver excessivement réduite en s'exerçant à travers l'épaisseur des murs. Dans tous les procédés de rafraîchissement que nous venons de passer en revue, nous avons dû reconnaître que leur application ne peut se faire que par l'adjonction d'appareils mécaniques tels que ventilateurs ou cylindres à vent, quand le rafraîchissement est obtenu en employant l'air pour véhicule du froid, ou tels que pompes de circulation quand le véhicule du froid employé est l'eau ou tout autre liquide. Or, même dans bien des ateliers — quand la ventilation n'est pas indispensable — l'emploi d'un appareil mécanique quelconque à mettre en mouvement dans le but spécial du rafraîchissement à produire est non seulement une sujétion à laquelle on se résout difficilement, mais encore n'est pas toujours possible et à plus forte raison, soit la difficulté de donner le mouvement à un appareil quelconque, soit celle de lui trouver un emplacement convenable se ferait-elle sentir dans un atelier privé de machines motrices ou dans une enceinte quelconque, autre qu'un atelier que l'on aurait à rafraîcher. Rafraîchissement par frigorifère disposé à l'intérieur de la salle. — Dans ce cas,
que par l'adjonction d'appareils mécaniques tels que ventilateurs ou cylindres à vent, quand le rafraîchissement est obtenu en employant l'air pour véhicule du froid, ou tels que pompes de circulation quand le véhicule du froid employé est l'eau ou tout autre liquide. Or, même dans bien des ateliers — quand la ventilation n'est pas indispensable — l'emploi d'un appareil mécanique quelconque à mettre en mouvement dans le but spécial du rafraîchissement à produire est non seulement une sujétion à laquelle on se résout difficilement, mais encore n'est pas toujours possible et à plus forte raison, soit la difficulté de donner le mouvement à un appareil quelconque, soit celle de lui trouver un emplacement convenable se ferait-elle sentir dans un atelier privé de machines motrices ou dans une enceinte quelconque, autre qu'un atelier que l'on aurait à rafraîcher. Rafraîchissement par frigorifère disposé à l'intérieur de la salle. — Dans ce cas, on pourrait arriver facilement encore à obtenir le rafraîchissement voulu, sans recourir à aucun appareil mécanique en mouvement, en disposant à l'intérieur de l'enceinte à rafraîcher un frigorifère alimenté par de la glace et ayant un développement de surface assez considérable pour que par rayonnement et par contact de l'air, sa surface transmette à l'intérieur de l'enceinte la quantité de calories négatives nécessaire à son rafraîchissement. La construction de cet appareil frigorifère peut être on ne peut plus simple, puisque ce n'est qu'une question de surface de transmission de froid à lui donner; une simple caisse étanche et métallique suffirait si sa surface externe était suffisamment développée; mais comme une longue caisse contenant de l'eau entretenue à basse température par de la glace serait gênante et ne conviendrait ni dans un atelier, ni dans un local quelconque et de plus, comme nous avons reconnu précédemment que la meilleure situation à donner aux surfaces réfrigérantes dans une enceinte à rafraîcher est à quelques mètres au-dessus du sol, afin que le renouvellement de l'air à refroidir autour de la surface réfrigérante s'effectue sûrement et avec rapidité, au lieu d'une simple caisse, nous proposons d'employer un appareil dans le genre de celui que
sa surface transmette à l'intérieur de l'enceinte la quantité de calories négatives nécessaire à son rafraîchissement. La construction de cet appareil frigorifère peut être on ne peut plus simple, puisque ce n'est qu'une question de surface de transmission de froid à lui donner; une simple caisse étanche et métallique suffirait si sa surface externe était suffisamment développée; mais comme une longue caisse contenant de l'eau entretenue à basse température par de la glace serait gênante et ne conviendrait ni dans un atelier, ni dans un local quelconque et de plus, comme nous avons reconnu précédemment que la meilleure situation à donner aux surfaces réfrigérantes dans une enceinte à rafraîcher est à quelques mètres au-dessus du sol, afin que le renouvellement de l'air à refroidir autour de la surface réfrigérante s'effectue sûrement et avec rapidité, au lieu d'une simple caisse, nous proposons d'employer un appareil dans le genre de celui que représente la fig. 13, pl. II. Cet appareil, dont le fonctionnement est analogue à celui d'un thermo-siphon, se composerait d'un récipient R destiné à recevoir la glace qui doit l'alimenter; ce récipient serait supporté par une colonne creuse C, et en communication avec cette colonne C. Une conduite horizontale de tuyaux D partirait soit d'un côté, soit de deux ou plus de côtés, de la partie inférieure de la colonne C pour aller aux extrémités de la salle à rafraîchir et reviendrait par les tuyaux E, en restant au même niveau, jusque près de l'appareil; puis remonterait par F pour se rendre sous le récipient R et se mettre en communication avec lui. Si l'on suppose que cet appareil soit rempli d'eau jusqu'au niveau IVIV et par suite, que la conduite d'aller et de retour soit pleine d'eau, et que l'on remplisse ensuite de glace le récipient R, voyons ce qu'il en résultera : D'abord, la glace au contact d'eau à température plus élevée fondra dans cette eau en abaissant sa température jusqu'à 0°, et l'eau ainsi refroidie tombera à la partie inférieure de la colonne C en chassant l'eau plus légère qui y était précédemment; par suite, l'eau refoulée
tuyaux D partirait soit d'un côté, soit de deux ou plus de côtés, de la partie inférieure de la colonne C pour aller aux extrémités de la salle à rafraîchir et reviendrait par les tuyaux E, en restant au même niveau, jusque près de l'appareil; puis remonterait par F pour se rendre sous le récipient R et se mettre en communication avec lui. Si l'on suppose que cet appareil soit rempli d'eau jusqu'au niveau IVIV et par suite, que la conduite d'aller et de retour soit pleine d'eau, et que l'on remplisse ensuite de glace le récipient R, voyons ce qu'il en résultera : D'abord, la glace au contact d'eau à température plus élevée fondra dans cette eau en abaissant sa température jusqu'à 0°, et l'eau ainsi refroidie tombera à la partie inférieure de la colonne C en chassant l'eau plus légère qui y était précédemment; par suite, l'eau refoulée viendra occuper la conduite horizontale et s'étendre peu à peu dans cette conduite jusqu'à la remplir complètement, chassant devant elle l'eau qui y était précédemment et la forçant à remonter par le tuyau vertical F pour remplacer dans la colonne C l'eau refroidie. À mesure que l'eau arrivant par la conduite F viendra baigner la glace placée dans le récipient R, elle se refroidira et tombera à son tour au fond de la colonne C déterminant ainsi de proche en proche l'écoulement de l'eau de la colonne C dans la conduite D, son retour par la conduite E et finalement sa rentrée dans la colonne C par la conduite F. Mais dans cette circulation de l'eau depuis l'appareil jusqu'aux extrémités de la salle, cette eau quittant la colonne C à la température 0° et circulant dans une conduite plongée dans de l'air à 24°, par exemple, ira en s'échauffant de plus en plus et si la surface de la conduite, depuis son départ de la colonne C jusqu'au retour dans cette colonne, est suffisante, l'eau rentrera dans l'appareil à la température 24°. Il en résulte que dans cet appareil nous aurons en présence deux colonnes d'eau de hauteur H, l'une
conduite F viendra baigner la glace placée dans le récipient R, elle se refroidira et tombera à son tour au fond de la colonne C déterminant ainsi de proche en proche l'écoulement de l'eau de la colonne C dans la conduite D, son retour par la conduite E et finalement sa rentrée dans la colonne C par la conduite F. Mais dans cette circulation de l'eau depuis l'appareil jusqu'aux extrémités de la salle, cette eau quittant la colonne C à la température 0° et circulant dans une conduite plongée dans de l'air à 24°, par exemple, ira en s'échauffant de plus en plus et si la surface de la conduite, depuis son départ de la colonne C jusqu'au retour dans cette colonne, est suffisante, l'eau rentrera dans l'appareil à la température 24°. Il en résulte que dans cet appareil nous aurons en présence deux colonnes d'eau de hauteur H, l'une dans la colonne C à la température 0° et l'autre, dans la conduite de retour F, à la température 24° ; ces deux colonnes ne pouvant se faire équilibre à cause de leur différence de poids, la colonne d'eau à 0° produira sur la colonne d'eau à 24° une poussée proportionnelle à leur différence de densité et, par suite, une circulation continue. Remarquons que si la température à l'intérieur de l'enceinte à rafraîchir était inférieure à 24°, la température de l'eau à son retour dans le récipient à glace serait elle-même inférieure à 24° et qu'il en résulterait une diminution de charge d'écoulement; qu'au contraire, si la température dans l'enceinte venait à dépasser 24°, la température de l'eau à son retour serait aussi supérieure à 24° et il en résulterait une augmentation de charge d'écoulement et par conséquent de vitesse de circulation d'eau. La circulation de l'eau devenant moins ou plus active suivant que la température dans l'enceinte est inférieure ou supérieure à 24°, le volume d'eau refroidie dans un même espace de temps deviendrait moins ou plus considérable et par suite aussi le rafraîchissement produit dans l'enceinte. Donc, par son fonctionnement naturel, cet appareil peut, jusqu'à un certain point,
proportionnelle à leur différence de densité et, par suite, une circulation continue. Remarquons que si la température à l'intérieur de l'enceinte à rafraîchir était inférieure à 24°, la température de l'eau à son retour dans le récipient à glace serait elle-même inférieure à 24° et qu'il en résulterait une diminution de charge d'écoulement; qu'au contraire, si la température dans l'enceinte venait à dépasser 24°, la température de l'eau à son retour serait aussi supérieure à 24° et il en résulterait une augmentation de charge d'écoulement et par conséquent de vitesse de circulation d'eau. La circulation de l'eau devenant moins ou plus active suivant que la température dans l'enceinte est inférieure ou supérieure à 24°, le volume d'eau refroidie dans un même espace de temps deviendrait moins ou plus considérable et par suite aussi le rafraîchissement produit dans l'enceinte. Donc, par son fonctionnement naturel, cet appareil peut, jusqu'à un certain point, servir de régulateur à l'abaissement de la température ou au rafraîchissement produit dans l'enceinte. Remarquons en outre que si cet appareil est placé dans l'enceinte même qu'il s'agit de rafraîchir, son rendement frigorifique sera intégralement de 100 %, puisque tous les gains de chaleur qu'il pourra éprouver proviendront d'un refroidissement égal subi par l'enceinte. Détermination des dimensions à donner aux appareils frigorifères. — Voyons comment on peut déterminer les dimensions à donner à cet appareil frigorifère, en le supposant appliqué au rafraîchissement de la salle du rez-de-chaussée dans notre exemple. Nous avons trouvé que pour rafraîchir cette salle à la température moyenne 24°, quand au dehors la température est de 32°, il fallait lui enlever dans une heure 15850 calories. Si t est la température de l'eau réfrigérante à son retour dans le frigorifère, la température à son départ étant 0°, la température moyenne de cette eau sera : et la chaleur absorbée aux dépens de l'air à 24° de la salle sera : par mètre carré; par suite, l'étendue de la surface réfrigérante S devra être : et pour que S devienne minimum, il faudrait que t le soit également. Mais le poids d'eau à faire passer de 0°
égal subi par l'enceinte. Détermination des dimensions à donner aux appareils frigorifères. — Voyons comment on peut déterminer les dimensions à donner à cet appareil frigorifère, en le supposant appliqué au rafraîchissement de la salle du rez-de-chaussée dans notre exemple. Nous avons trouvé que pour rafraîchir cette salle à la température moyenne 24°, quand au dehors la température est de 32°, il fallait lui enlever dans une heure 15850 calories. Si t est la température de l'eau réfrigérante à son retour dans le frigorifère, la température à son départ étant 0°, la température moyenne de cette eau sera : et la chaleur absorbée aux dépens de l'air à 24° de la salle sera : par mètre carré; par suite, l'étendue de la surface réfrigérante S devra être : et pour que S devienne minimum, il faudrait que t le soit également. Mais le poids d'eau à faire passer de 0° à la température t devra être par heure : puisque chaque kilogramme d'eau passant de la température 0° à la température t absorbe t calories, par conséquent le poids d'eau à mettre en circulation, dans l'unité de temps, est inversement proportionnel à t. Pour ne pas tomber dans un volume trop considérable d'eau à faire circuler, ni dans une surface réfrigérante trop étendue, nous devrons donc prendre pour t une valeur intermédiaire entre le maximum t = 24° et le minimum t = 0°; adoptons pour cette valeur la moyenne t = 12° et nous aurons pour quantité d'eau à mettre en circulation, par heure : La consommation de glace nécessaire à l'alimentation de cet appareil sera : par heure, en moyenne, pendant les plus fortes chaleurs; ce qui correspond à environ : 174k X 201h = 35000 kilogr., en moyenne, pendant une année, en supposant un rafraîchissement produit jour et nuit ; ou seulement à 174k X 180h = 31320 kilogr. environ, en moyenne, si le rafraîchissement à produire cesse à partir de 6 heures du soir. La vitesse de circulation de l'eau étant due à la différence de poids qui existe entre la colonne d'eau descendante, à 0°,
trop considérable d'eau à faire circuler, ni dans une surface réfrigérante trop étendue, nous devrons donc prendre pour t une valeur intermédiaire entre le maximum t = 24° et le minimum t = 0°; adoptons pour cette valeur la moyenne t = 12° et nous aurons pour quantité d'eau à mettre en circulation, par heure : La consommation de glace nécessaire à l'alimentation de cet appareil sera : par heure, en moyenne, pendant les plus fortes chaleurs; ce qui correspond à environ : 174k X 201h = 35000 kilogr., en moyenne, pendant une année, en supposant un rafraîchissement produit jour et nuit ; ou seulement à 174k X 180h = 31320 kilogr. environ, en moyenne, si le rafraîchissement à produire cesse à partir de 6 heures du soir. La vitesse de circulation de l'eau étant due à la différence de poids qui existe entre la colonne d'eau descendante, à 0°, et la colonne d'eau ascendante échauffée à la température de 12°, appelons 8 la densité de l'eau à 0° et S' la densité de l'eau à 12°, la différence de pression des deux colonnes, c'est-à-dire la pression motrice est, pour une hauteur H des deux colonnes : en exprimant cette différence par une colonne d'eau H' à la densité 8. Il s'ensuit que la vitesse théorique est, d'après les formules d'écoulement et par seconde : la densité de l'eau à 12° est 0,999527, la densité de l'eau à 0° est 0,999873, donc Telle est la vitesse théorique; mais le frottement dans les conduites réduit considérablement cette vitesse, la réduction dépend du diamètre et de la longueur du circuit. Il reste donc à déterminer le diamètre de telle manière que le produit de la vitesse réduite, par la section, c'est-à-dire le débit par seconde soit égal au volume d'eau que nous avons précédemment reconnu nécessaire. Nous allons donc commencer par évaluer la réduction de vitesse. Si l'on appelle D le diamètre d'un tuyau, y le rapport de la hauteur verticale H' de la colonne motrice produisant la circulation, à la longueur L de la conduite formée par ces tuyaux, que l'on
différence par une colonne d'eau H' à la densité 8. Il s'ensuit que la vitesse théorique est, d'après les formules d'écoulement et par seconde : la densité de l'eau à 12° est 0,999527, la densité de l'eau à 0° est 0,999873, donc Telle est la vitesse théorique; mais le frottement dans les conduites réduit considérablement cette vitesse, la réduction dépend du diamètre et de la longueur du circuit. Il reste donc à déterminer le diamètre de telle manière que le produit de la vitesse réduite, par la section, c'est-à-dire le débit par seconde soit égal au volume d'eau que nous avons précédemment reconnu nécessaire. Nous allons donc commencer par évaluer la réduction de vitesse. Si l'on appelle D le diamètre d'un tuyau, y le rapport de la hauteur verticale H' de la colonne motrice produisant la circulation, à la longueur L de la conduite formée par ces tuyaux, que l'on désigne par v la vitesse d'écoulement, et par b un coefficient numérique déterminé par l'expérience, on peut écrire la relation suivante entre ces divers éléments : C'est ce qu'il résulte des nombreuses expériences faites par Darcy; elles ont en outre montré que la valeur du coefficient b peut être représentée par : En remplaçant dans l'équation (1) le facteur j par sa valeur H' T' on en conclut : la vitesse théorique eût été dans le cas actuel : Si nous appelons A le coefficient de réduction qu'il faut appliquer à cette vitesse V pour retrouver la vitesse réelle v, nous devrons poser : on en conclut la valeur de A qui est : Pour déterminer le diamètre de la conduite, il faudrait procéder par tâtonnement, en se fixant arbitrairement un diamètre D ; nous connaissons la longueur L du circuit parcouru par l'eau, on commencerait donc par déterminer la valeur de b qui correspond au diamètre D, au moyen de la formule (2), on reporterait cette valeur dans la formule (3) où l'on remplacerait L par sa valeur, on en déduirrait le coefficient de réduction A et l'on en conclurait enfin la vitesse réelle v — A V, la