Bulletin du Laboratoire d'essais mécaniques, physiques, chimiques et de machines du Conservatoire National des Arts et Métiers
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- BULLETIN
- DU
- LABORATOIRE D’ESSAIS
- MÉCANIQUES, PHYSIQUES, CHIMIQUES ET DE MACHINES
- DU
- CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET MÉTIERS
- N° 7. — Tome I (1905-1906).
- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- DES
- ENVELOPPES CALORIFUGES Quelques résultats d’essais faits au Laboratoire
- PAR
- M. BOYER-GUILLON
- Chef de la Section des Machines
- et MM. AUCLAIR et LAEDLEIN
- Assistants REMARQUE SUR LA DYNAMO DYNAMOMÉTRIQUE
- PANHARD ET LEVASSOR
- PAR
- M. J. AUCLAIR
- PA RIS
- LIBRAIRIE POLYTECHNIQUE CH. BÉRANGER, ÉDITEUR Successeur de BAUDRY & Cie
- 15, RUE DES SAINTS - PÈRES, 15 NÉME MAISON A LIÈGE, 21, RUE DE LA RÉGENCE
- 1906
- Tous droits réservés 1
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- DES
- ENVELOPPES CALORIFUGES
- Quelques résultats d’essais faits au Laboratoire
- PAR
- M. BOYER-GUILLON
- Chef de la Section des Machines
- et MM. AUCLAIR et LAEDLEIN Assistants
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- BULLETIN N° 7. — TOMÉ I.
- (1905-1906)
- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- DES
- ENVELOPPES CALORIFUGES
- Quelques résultats d’essais faits au Laboratoire
- PAR
- M. BOYER-GUILLON
- Chef de la Section des Machines
- et MM. AUCLAIR et LAEDLEIN
- Assistants
- Avant-propos
- Les essais qui font l’objet de cette note ont été décrits déjà sommairement dans un article du Génie civil du 28 mai 1904. Nous nous sommes proposé en les poursuivant de définir une méthode d’essai propre à caractériser les enveloppes calorifuges de tuyauteries de vapeur.
- Mais il ne faut pas voir dans cette étude ni dans le tableau général qui réunit sur une même planche l’ensemble de nos essais une idée de classement entre les divers calorifuges expérimentés. En effet ces enveloppes sont d’épaisseur très variable. Les unes ont 15 mm. alors que les autres ont jusqu’à 65 mm. d’épaisseur ; il est dès lors bien évidentqu’il était impossible de les classer entre elles. En outre un classement judicieux devrait encore tenir compte des qualités de durée de la matière calorifuge, de son incombustibilité, de la facilité de pose, du coût de la matière, etc.- ; toutes choses que nous avons laissées de côté dans nos essais.
- Tel calorifuge excellent dans un cas peut devenir détestable dans un autre. Il appartient à chacun de faire choix du calorifuge répondant au but qu’il s’est proposé d’atteindre. Par exemple, dans le cas de la valeur surchauffée on prendra un calorifuge peut être plus coûteux, mais dont la qualité première sera
- Le Laboratoire d’Essais ne prend pas la responsabilité des opinions scientifiques techniques soutenues par ses collaborateurs.
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- 4 MANIÉRÉ DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR l’incombustibilité. Pour revêtir une tuyauterie parcourue par la vapeur saturée au contraire on pourra se contenter d’un calorifuge qui ne résisterait pas aux très hautes températures, mais dont la pose sera facile et économique, etc.
- Les enveloppes calorifuges examinées sont constituées en général par une ou plusieurs couches, homogènes ou non, de matériaux mauvais conducteurs de la chaleur, recouvertes d’une enveloppe protectrice : peinture, toile goudronnée ou silicatée, etc. Chacun de ces calorifuges constitue par suite un ensemble complet caractérisé non seulement par le choix des matériaux constitutifs, mais encore par leur agencement particulier.
- Leur efficacité ne peut donc pas être définie par un coefficient de conductibilité dont la notion est inséparable de celle d’une substance homogène, mais par un coefficient de perte totale.
- Ce coefficient sera la quantité de chaleur perdue pendant une heure par une longueur déterminée d’une tuyauterie particulière revêtue du calorifuge à expérimenter.
- Méthode d'essai
- La méthode consiste à maintenir une longueur déterminée de conduite calo-rifugée à une température constante. Cet élément de conduite est chauffé par une résistance intérieure et l’on mesure la quantité d’energie électrique nécessaire pour maintenir le tube à la température fixée (voir fig. 1 et 2).
- Cette quantité d’énergie évaluée en calories, mesure précisément la quantité de chaleur perdue par l’enveloppe calorifuge à expérimenter.
- A ppareil employé dans ces essais
- L’élément de conduite est un tube de cuivre de 1020 mm. de longueur, 70 mm. de diamètre extérieur et 10 mm. d’épaisseur. Il est suspendu au plafond par deux fils d’acier (fig. 1). Les deux extrémités sont fermées par des bouchons de cuivre de même épaisseur que le tube, assez bien ajustés pour qu’aucun courant d’air ne puisse s’établir à l’intérieur.
- La résistance chauffant l’intérieur (fig. 2) est formée d’un fil de rhéostatine d’une résistance totale d’environ 10 ohms, isolé à l’amiante et enroulé sur un tube d’acier recouvert de plusieurs couches de papier d’amiante. Ce tube d’acier est fixé aux deux bouchons du tube de cuivre. Les deux extrémités de la résistance chauffante convenablement isolées sortent à travers les deux bouchons du tube.
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES S
- On a creusé dans l’épaisseur même du tube des cavités remplies de mercure dans lesquelles plongent des thermomètres à très petit réservoir qui indiquent la température du métal constituant le tube ou, à cause de la grande conductibilité de ce métal, la température de la surface elle-même.
- Fig. 1.
- Dore
- Te S - Ton
- (-= son
- *5
- woll Alt
- T. 21 . cy
- 50 .
- seesins
- tan we
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- - -. ne- .
- i J
- En série avec le tube (fig. 2) est un rhéostat R qui permet de régler l’intensité du courant continu traversant le tube; le courant est emprunté à une distribution urbaine à no volts; chaque fois que la marche des essais a conduit à
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- MANIERE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- employer de faibles intensités plusieurs tubes étaient placés en série, et si le courant ne devait pas être le même dans tous, le réglage était obtenu par des rhéostats eu dérivation
- &
- 3
- ÔD
- ‘ O‘
- Fig. 2.
- 38 & dr
- Conduite des essais
- Le courant est réglé de manière à se rapprocher autant que possible de la température que l’on a en vue. Le tube est alors abandonné à lui-même pendant une nuit entière ou au moins pendant 4 ou 5 heures de manière à rendre absolument stationnaire le régime des températures; ce n’est qu’à ce moment que commencent les mesures. On lit d’heure en heure et pendant une journée les températures marquées par les thermomètres et l’énergie du courant traversant le tube; la moyenne des chiffres trouvés constitue une mesure.
- A cause des petites variations de voltage du secteur urbain, nous avons été conduits à faire un grand nombre de lectures pour en prendre la moyenne. En effet en opérant ainsi no.us sommes certains que la lecture des moyennes d'énergie correspond exactement à la moyenne des températures.
- Mesure de l'énergie
- Les extrémités de chaque résistance (il y a eu jusqu’à trois tubes en essai simultanément) étaient réunies par des fils de cuivre de 3 mm, de diamètre à deux bornes placées sur la table portant les appareils de mesure.
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
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- Un voltmètre et un ampèremètre Richard permettaient de mesurer la différence de potentiel entre les deux bornes de chaque tube d’essai et l’intensité du courant traversant chaque résistance chauffante.
- Mesure de la température du tube
- Trois thermomètres sont placés sur la génératrice supérieure du tube : l’un exactement au milieu, les deux autres de part et d’autre de celui-ci et à 3o centimètres.
- Les lectures de ces thermomètres ont été corrigées de l’erreur résultant de l’émergence de la tige. Pour le calcul de cette correction nous avons admis qu’un thermomètre accolé à la tige, le réservoir à hauteur du milieu de la colonne de mercure, marquait la température moyenne de cette colonne. Cette correction a été assez importante pour que nous ne puissions la négliger.
- Pendant tous les essais les indications des trois thermomètres sont demeurées d’accord à moins de 2 ou 3° près. Nous avons admis que la moyenne de leurs lectures donnait la température moyenne du tube.
- Discussion de la mesure
- A. — La méthode serait rigoureuse si les extrémités des tubes d’essais n’introduisaient pas une perturbation dans la distribution des températures. On conçoit très bien (fig. 3) que les angles «p et «B' correspondent à un endroit où la chaleur s’échappe plus facilement, d’où résulte aux extrémités du tube une tem-
- co ob
- pérature plus basse, à laquelle correspond un manque de perte de chaleur, ou, autrement dit, on mesure une quantité de chaleur perdue trop faible. Nous avions pensé pouvoir nous mettre à l’abri de cet inconvénient par l’emploi d’une sphère; mais sur une telle surface l’application des calorifuges devenait à peu
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- près impossible; nous nous sommes donc trouvés dans l’obligation de conserver le tube cylindrique en étudiant quelles perturbations pourraient résulter de l’irrégularité de distribution de la température à ses extrémités.
- Nous avons dans ce but implanté en différents points, dans le métal du tube, des couples thermo-électriques. Un au milieu, un sur la génératrice supérieure, un au milieu de la génératrice inférieure, un latéralement à 10 cm. de l’extrémité, un tout près de l’extrémité, un dans le bouchon. Nous n’entrerons pas dans le détail des mesures de températures faites avec ces couples, nous nous contenterons de dire que, poursuivies pendant l’essai du tube nu, et pendant l’essai d’un tube recouvert de calorifuge, elles ont permis de constater que la région troublée ne dépasse pas le 1/5 de la surface totale du tube. En outre nous avons pu constater que l’écart entre la température moyenne relevée aux thermomètres et celle de cette région troublée est, dans le cas du tube nu, inférieure à i5 o/o, et seulement à 10 o/o pour le tube calorifugé.
- B. D’un autre côté, si à la surface totale du tube, y compris la région troublée, on ajoute celle des bouchons, on obtient un total qui dépasse de 5,5 o/o la surface d’un mètre linéaire de tuyauterie de 70 mm. de diamètre.
- Si nous considérons son effet au point de vue des pertes de chaleur comme équivalant à celui de la surface cylindrique, il serait très vraisemblable d’admettre que si tout le tube était à la même température (marquée par les thermomètres) la perte de chaleur surpasserait clans la même proportion celle d’un mètre de tuyauterie.
- La remarque B se traduit donc par une perte de chaleur calculée qui dépasse de 5,5 0/0 la chaleur réellement perdue, ou, autrement dit, on mesure une quantité de chaleur perdue trop forte de 5,5 0/0. La remarque A se traduit par une perte de chaleur qui est inférieure de 2 à 3 0/0 suivant les cas à la chaleur réellement perdue. Ges deux phénomènes agissant en sens inverse comme on vient de le voir, se compensent l’un l’autre dans une certaine mesure: nous avons donc admis que la perte de chaleur relevée dans nos essais surpasse légèrement la perte de chaleur d’un mètre linéaire de tuyauterie de 70 mm. de diamètre, mais ne la surpasse que d’une quantité voisine de 2 à 3 0/0. Gette différence est de l’ordre de celle qui peut résulter de l’agitation de l’air dans le voisinage de la tuyauterie calorifugée.
- Dans nos essais, les précautions prises pour éviter l’agitation de l’air dans le voisinage du tube, ont placé les calorifuges à ce point de vue particulier dans une meilleure situation que dans l’application industrielle où les conduites sont souvent extérieures et soumises à tous les courants d’air. Il nous a donc semblé qu’il était préférable de pécher par excès dans la mesure des chaleurs perdues et nous n’avons pas cru devoir corriger les résultats obtenus.
- Résultats
- Pour chaque calorifuge essayé nous donnons la description sommaire de sa constitution et la manière de le poser industriellement, Cette description est
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- DES ENVELOPPES CENTRIFUGES 9
- suivie d’un tableau en trois colonnes donnant les résultats obtenus. Dans la première colonne on lit les températures relevées pendant les essais; les chiffres portés sont la différence entre la température du tube et celle de la salle d’expérience. Dans la deuxième colonne sont portées les pertes de chaleur correspondantes en calories par heure. Dans le but de rendre les résultats plus faciles à saisir, nous avons calculé les pertes de chaleur de 5o en 5o" (colonne 3) par une formule établie à l’aide de la colonne 2. Cette formule est inscrite à la suite de chacun des tableaux.
- Enfin dans la dernière colonne nous avons inscrit les chiffres représentant ce que nous avons appelé l’économie.
- Economie
- O — 01
- Nous appelons économie le rapport o , c’est-à-dire la différence des quantités de chaleur perdues par un tube calorifugé et un tube nu placés dans les mêmes conditions, divisée par la quantité de chaleur perdue par le tube nu. C’est évidemment le nombre par lequel il faut multiplier la dépense relative à la perte de chaleur du tube nu pour obtenir l’économie de dépense résultant de l’emploi du calorifuge.
- Nous avons réuni tous ces calorifuges sur une même planche dans laquelle chacun est désigné par une lettre prise au hasard permettant de se rapporter à la courbe qui le caractérise. En ordonnées sont portées les températures et en abscisses les pertes de chaleur. Nous répétons ici qu’aucune idée de classement ne doit être attachée à l’examen de cette planche, car ces divers calorifuges sont placés dans des conditions très différentes.
- Enfin la dernière planche réunit les différentes courbes d’économies de chaque calorifuge.
- Tube nu (A)
- Le tube de cuivre expérimenté a une longueur de 1.020 mm. en comprenant les bouchons, son diamètre est de 70 mm., son épaisseur de 10 mm. (fig. 4).
- La surface du tube pendant les essais était recouverte d’une couche d’oxyde lui donnant une teinte noire.
- Fig. 4.
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Fig. 4 bi
- Résultats des essais du tube nu (A)
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q)
- 50 62,2 114,8 82,2
- 83,2 163,4
- 4 00 102,4 208,5 209,7
- 115,0 260,7
- 121,4 264,8
- • 140,9 339,0
- 150 150,9 356,0 382,5
- 152,5 411,0
- 166,1 472,2
- 170,2 436,7
- 175,5 501,6
- 178,7 522,3
- 192,6 565,4
- 200 201,4 601,2 600,7
- 211,4 685,6
- 230,5 762
- 244,8 806,2
- 248,6 897,7 864,2
- 250
- Formule Q=i,igo5 ^ 0,009065 t2
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- DES ENVELOPPES CENTRIFUGES
- Calorifuge air et bourre de soie (B)
- Le calorifuge expérimenté est constitué par deux couches d’air et une couche de bourre de soie.
- Une première couche d air de 15 mm, est obtenue en enroulant en hélice sur le tube une lame de tôle perforée, les pointes en dehors, et en recouvrant cette dernière d’une feuille de fer-blanc.
- Une deuxième couche d air est formée de la même manière.
- Fig. 5.
- 0)1
- Résultats des essais du calorifuge (B)
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degrés par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- (t)
- 41,2 14,9
- 50 69,5 32,3 21,3 0,74
- 100 111,8 47,5 45 0,79
- 148,9 69,0
- 150 186,2 91,6 71,3 0,81
- 200 231,6 121,6 100 0,83
- 250 261 136,9 131,3 0,85
- 300 165 0,86
- Formule Q = 0,4 t+ 0,0005 t2
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- 12 MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Sur la deuxième enveloppe de fer-blanc est enroulée une bande de bourre de soie. Cette bourre de soie est elle-même recouverte d’une toile d'emballage cousue (fig. 5).
- L'épaisseur totale de l’enveloppe calorifuge est de 5g mm. de telle sorte qu'il y a environ 25 mm. de bourre de soie.
- Les extrémités du tube avaient été garnies exactement de la même manière en employant des disques de tôle perforée au lieu de lames. Leur épaisseur était de 65 mm. Le calorifuge était enduit extérieurement de pâte de Kieselguhr très claire.
- Calorifuge en coton minéral (M)
- Ce calorifuge est constitué par une bande de section rectangulaire formée de coton minéral bourré dans une enveloppe de toile d’amiante cousue, enroulée en hélice autour du tube à protéger.
- Sur cette couche de calorifuge est enroulée une bande de toile goudronnée noire.
- Les deux extrémités du tube sont protégées par du coton minéral maintenu par une toile d’amiante.
- L’épaisseur du calorifuge sur la surface latérale du tube et sur les bouts est de 3a mm.
- Fig. 6.
- Résultats des essais du calorifuge (M)
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 100 54,5 0, 74
- 102,4 60,1
- 150 90,2 0,76
- 150,9 82,9
- 200 131,5 0,78
- 204,8 138,1
- 246,7 176,5
- 250 179,4 0,79
- Formule Q =0,4325 0,001125 t2
- 1e
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
- co
- Calorifuge air et feutre (P)
- Ce calorifuge est constitué par une couche d’air enveloppant le tube. Cette couche d’air est obtenue en enroulant autour du tube une bande de tôle perforée et en plaçant sur celle-ci une feuille de carton d'amiante.
- Sur cette feuille est enroulée une bande de feutre.
- Cette bande de feutre est recouverte de toile imprégnée d’un enduit gras pour la rendre imperméable.
- Fig. 7.
- Résultats des essais du calorifuge (P)
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (0 Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 10Ü 55,2 0,74
- 103,8 56,5
- 107,2 60,8
- 127,5 77,3
- 150 92,1 0,76
- 159,8 102,4
- 180,3 117,2
- 198,6 132,7
- 200 133,1 0,77
- 217,8 151,6
- 250 184,2 0,79
- 257,6 489,5
- Formule Q = 0,4295 t—o, 00123 t2
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- MANIERE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Les bouts du tube sont protégés par du mastic d’amiante.
- Epaisseur de la couche d’air ... 8 mm.
- Epaisseur du feutre............... 22 mm.
- Epaisseur des bouts............... 15 mm.
- Essai d'un calorifuge en terre d’infusoires (D)
- Pour obtenir cette enveloppe calorifuge le tube de tôle ayant servi pour l’essai du calorifuge enveloppe d’air a été rempli de terre d’infusoires ou Kieselguhr moyennement tassé (Voir figure 15).
- Résultat des essais du calorifuge D
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 28,9 0,65
- 65,3 36,6
- 80,55 49,4
- 100 61,5 0,70
- 100,3 63,1
- 122,9 78,8
- 125,7 80,5
- 131,9 85,1
- 147,9 100,2
- 150 97,6 0,74
- 150,6 101,4
- 162,2 109,9
- 170,1 117,8
- 182,7 121,6
- 200 137,2 0,77
- 207,4 148,1
- 234,4 170,1
- 244,1 174,2
- 250 180,4 0,79
- 252,8 185,6
- 296,2 225,3
- 300 227,0 0,81
- Formule Q =0,544 t + 0,00071 /2
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
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- La couche protectrice avait donc uneépaisseur de 3i mm. sur la surface latérale, de 5o mm. en bout.
- La surface de l’enveloppe calorifug'e était formée de tôle brute.
- Essai d’un calorifuge liège (E)
- Ce calorifug'e est formé de douelles en liège naturel taillées à l’intérieur à la demande du tube, planes à l’extérieur.
- Ces douelles forment donc une enveloppe calorifuge polygonale.
- L’épaisseur des douelles au centre est de 15 mm.
- Les deux bouts du tube sont protégés par des plaques de liège taillées de même épaisseur.
- La surface extérieure du calorifuge est recouverte de peinture blanche fermant rigoureusement les fentes.
- Fig. 8.
- B
- *
- NI _
- dist
- IliUBIl’ •
- IIIIICHTTEE wy
- Fig. 8 bis
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Résultats des essais du calorifuge E
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades '0 Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 30 0,63
- 70,2 47,4
- 97 67,7
- 100 68 0,68
- 119,3 90,0
- 150 113 0,70
- 152, 6 118,4
- 170,5 134.1
- 200 166 0,72
- 203,7 172,6
- Formule Q= 0,53 t + 0,0015 t2
- Calorifuge en carton poil et amiante (H)
- Ce calorifuge est constitué par du carton formé de poils agglomérés par du ciment d’amiante.
- Trois enveloppes de carton rendues plastiques en les humectant d’eau sont moulées sur le tube.
- Les bouts sont protégés par des bouchons faits de la même manière.
- L’épaisseur de l’enveloppe sur la surface latérale et les bouts est uniformément de il mm.
- Le calorifuge est enveloppé de lustrine collée sur sa surface.
- 60
- £
- to
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
- Résultats des essais du calorifuge H
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 34,4 0,58
- 86,4 65,4
- 100 75 0,64
- 106,7 84,4
- 139,0 118,0
- 150 121,9 0,68
- 162,2 139,3
- 173,8 148,7
- 190,3 164,6
- 200 175 0,71
- 209,9 186,6
- 224,0 206,8
- 234,1 207,3
- 246,6 229,8
- 250 234,4 0,73
- Formule Q= 0,625 0,00125 t2
- Calorifuge charbon de bois (K)
- Cette enveloppe calorifuge a été obtenue en remplissant de charbon de bois finement pulvérisé le tube de tôle ayant servi à former l’enveloppe d’air (voir fig'ure 15).
- L’épaisseur de cette enveloppe était de 31 mm, sur la surface latérale, de 5o mm, sur les bouts.
- La surface extérieure de l’enveloppe calorifuge était formée de tôle brute.
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Résultat des essais du calorifuge K
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en criories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 40,7 0,50
- 70,6 57,3
- 89,0 73,1
- 100 84,0 0,60
- 109,8 93,3
- 115,4 98,6
- 146,6 127,2
- 150 129,7 0,66
- 186,1 165,3
- 188,4 164,8
- 197,9 166,9
- 200 • 178,0 0,70
- 240,6 217,0
- 250 228,7 0,74
- 261,9 239,7
- 291,4 275,1
- 300 282,0 0,76
- Formule Q =0,79 0,0005 t2
- Calorifuge en ciment d’amiante (L)
- Ce calorifuge est formé de deux enveloppes.
- La première est constituée par une série de prismes à peu près équilatéraux en ciment d’amiante disposés l’arête contre le tube et enveloppant celui-ci d’une série de chambres d’air.
- Cette première enveloppe a une épaisseur de 20 mm.
- Sur cette première couche est une deuxième couche de ciment d’amiante homogène et d’une épaisseur de 16 mm.
- Le calorifuge était recouvert d’une toile goudronné noire.
- Les deux bouts du tube étaient protégés par une simple couche de ciment d’amiante de 1 centimètre d’épaisseur.
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
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- Résultats des essais du calorifuge L
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (0 Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degre) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 49,3 35,4
- 50 37 0,56
- 50,9 44,1
- 63,0 37,4
- 63,4 48,0
- 84,7 66,1
- 86,8 67,6
- 93,2 74,2
- 97,3 82,9
- 100 80 0,62
- 120,5 101,6
- 150 129,4 0,65
- 158,5 144,4
- 186,8 166,6
- 200 185 0,68
- 223 211,4
- 250 216,9 0,70
- 253 258,5
- 277 281,4
- 1
- o to
- II
- o
- 8 Gx + © o 0 CH °ro
- 19
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Calorifuge paille (O)
- Ce calorifuge est constitué par une tresse de paille de 4o mm, de largeur et 20 mm. d’épaisseur.
- Cette tresse est enroulée à plat sur le tube Les bouts du tube sont protégés par une plaque formée d’une portion de tresse enroulée en spirale.
- Par suite, l’épaisssur du calorifuge sur la surface latérale du tube est de 20 mm. et de 4o mm. sur les bouts.
- Fig. 11. Fig. 11 bis.
- Résultats des essais du calorifuge 0
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (0 Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 35 0,57
- 79,5 60,2
- 98,6 76,7
- 100 80 0,62
- 127,9 113,8
- 150 135 0,65
- 158,8 147,5
- 171.7 163,1
- 196.1 193,7
- 200 200 0,67
- Formule Q = 0,6 t + 0,002 t2
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- DESENVELOPPES CALORIFUGES
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- Calorifuge formé par un mélange de liège, d’amiante et de Kieselguhr (R)
- Ce calorifuge est constitué par un enduit composé de liège, d’amiante et Kieselguhr. Cet enduit est appliqué sur le tube à protéger sur une épaisseur 20 mm. Il ne s’applique que sur les conduites de vapeur saturée.
- Les deux bouts du tube sont protégés par deux plaques de même nature de même épaisseur.
- de de
- et
- Fig. 12
- Résultats des essais du calorifuge R
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 42,3 0,48
- 61.8 52,4
- 78,7 68,4
- 83,6 72,4
- 98,6 86,3
- 100 88,5 0,58
- 100,8 88,1
- 11!,? 103,0
- 132,6 125,2
- 150 138,5 0,64
- 153,2 141,2
- 179,2 170,3
- Formule Q =0,80854 t + 0,0007641 t2
- 19 —
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Matelas d’amiante (V)
- Ce calorifuge est constitué par un matelas de bourre d’amiante enveloppé de toile d’amiante, avant pour longueur et pour largeur la longueur et la circonférence du tube à protéger. Ce matelas est enroulé autour du tube, puis les deux bords sont cousus ensemble.
- Les bouts sont protégés par deux calottes de la même constitution rapportées et cousues sur le matelas.
- L’épaisseur de cette enveloppe assez variable est en moyenne de 3o mm.
- Fig. 13.
- Résultats des essais du calorifuge V
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 42,5 0,48
- 65,3 57,2
- 90,9 81,4
- 100 90 0,57
- 126 120
- 150 142, 5 0,63
- 155 151,2
- 186,9 182.1
- 200 200 0,67
- 218,1 219,9
- 235,7 242,1
- 250 262,5 0,70
- 260 266,5
- O 2 S o O
- II
- O 00 4 O b o —
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- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
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- Boudin ‘amiante (S)
- Ce calorifuge est formé d’une première couche d’un carton spécial poil et amiante de 3 mm, d'épaisseur appliquée directement sur le tube.
- Elle est recouverte d’une deuxième couche obtenue en enroulant en hélice un boudin de 22 mm. de diamètre.
- La protection des bouts du tube est assurée par trois couches de carton qu’on a superposées et moulées après les avoir rendues plastiques en les humectant d’eau.
- Fig. 14.
- Résultats des essais du calorifuge S
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (0 Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 57,5 70,7 100 109,7 118 131 146,8 150 171,5 180,8 184,9 200 201,9 247 250 56,7 73,3 120,2 128,8 443,9 166,4 194,8 213,9 210,1 225,1 293,5 51,5 106,9 166, 5 230 297,5 0,37 0,49 0,56 0,62 0,66
- CI 16 0 00 0 o
- O 6 + c. 6
- II 0 = F o
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- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Enveloppe «l’air (T)
- Le tube à protéger est placé dans une enceinte formée d’un tuyau de poêle fermé aux deux bouts par deux couvercles entrant à frottement à la façon des couvercles des boîtes.
- Fig. 15.
- Résultats des essais du calorifuge T
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (t) Perles de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 58,3 64,1 56 0,32
- 71,5 81,6
- 91,5 119,8
- 100 135 0,36
- 107,7 131,1
- 118,8 170,8
- 135,3 203,9
- 150 237 0,38
- 138,2 253,4
- 168,6 283,4
- 180,8 334,9
- 193,1 345,4
- 200 362 0,40
- 212 399,4
- 227,6 453,7
- 250 510 0,41
- 252,5 534
- 268,3 558
- 300 681 0,42
- Formule Q = 0,89 t + 0,0046 t2
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-
-
- DES ENVELOPPES CALORIFUGES 25
- Les joints avaient été recouverts de bandes de papier collé.
- L’air circulait librement dans l’intervalle compris entre les deux tubes.
- La surface du tube extérieur a été laissée brute telle qu’elle était à la fourniture.
- Epaisseur de la lame d’air :
- 31 mm, sur la surface latérale ;
- 5o mm. sur les bouts.
- Calorifuge formé d’un enduit de Kieselguhr et d’amiante pour la vapeur surchauffée (I)
- Ce calorifuge est constitué par une couche d’une épaisseur uniforme de 3o mm. d’un enduit spécial formé de Kieselguhr et d’amiante. On fait avec de l’eau une sorte de mastic qui est appliqué à la truelle sur le tube. La surface n’était recouverte d’aucune toile ni peinture protectrice.
- Résultats des essais du calorifuge I
- Excès de la température du tube sur la température de la salle en degrés centigrades (0 Pertes de chaleur observées en calories (kilo-degré) par heure Pertes de chaleur calculées (Q) Economie
- 50 69,7 52,9 39,4 0,52
- 69,8 59,3
- 89,1 74,1
- 100 129,3 109,8 82,1 0,61
- 150 172,9 143,3 127,9 0,66
- 200 212,5 184,5 177,1 0,71
- 250 252,2 225,2 229,5 0,73
- 262,1 239,9
- 300 335 327,6 285,1 0,76
- Formule 0 = 0,7555 t+ 0,00065 t2
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-
-
-
- REMARQUE
- SUR LA
- DYNAMO DYNAMOMÉTRIQUE PANHARD ET LEVASSOR
- EMPLOYÉE AU LABORATOIRE D’ESSAIS
- PAR
- J. AUCLAIR
- La dynamo dynamométrique de Panhard et Levassor est une dynamo dans
- IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
- Fig. I. — Schéma du changement de vitesse de la dynamo dynamométrique.
- sur les arbres A2, A et sur l’arbre au
- laquelle le bâti portant les inducteurs et les paliers est lui-même supporté par deux paliers à billes qui lui permettent d’osciller autour de l’axe de l’arbre de l’induit. Ce bâti est équilibré et porte un levier à l’extrémité duquel des poids peuvent être suspendus.
- Le moteur à freiner actionne l’arbre de la dynamo directement, le bâti est entraîné dans le sens du mouvement de l’induit comme la bande d’un frein de Prony et la puissance du moteur est mesurée exactement comme avec ce dernier appareil. Le principe de cette méthode de mesure est dû à M. Marcel Deprez.
- Dans le modèle de cet instrument qui fait partie du matériel du Laboratoire d’essais une modification aété introduite sur les indications de M. Perot. Le bâti porte un changement de vitesse : l’arbre de la dynamo A,A2 (voir le schéma, fig. i) est coupé en C et prolongé par un bout d’arbre A. Un jeu de roues dentées R, Ri, R2, R, clavetées iliaire A1, constituent ce changement de
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-
-
-
- DES ENVELOPPES CALORIFUGES
- 27
- vitesse. Le but de cette modification est d’augmenterle champ d’emploi de l’appareil en permettant d’utiliser la pleine puissance de la dynamo quand bien même le moteur à expérimenter tourne à un nombre de tours différent du nombre de tours normal de cette dynamo (i).
- Dans quelles conditions devra être employé l’appareil ainsi modifié? Une correction sera-t-elle nécessitée par l’interposition du changement de vitesse entre le moteur et l’induit?
- II
- Dans un système matériel en mouvement l’ensemble des forces extérieures et des forces élémentaires d’inertie — my (m étant la masse d’un élément infiniment petit du système, 7 l’accélération du centre de gravité de cet élément), est un système de forces en équilibre.
- Dans le cas particulier où le système matériel ne renferme que des corps de révolution tournant autour de leur axe de figure avec une vitesse angulaire constante, les forces d’inertie constituent un système en équilibre, par suite, les forces extérieures agissant sur le système se font par elles-mêmes équilibre.
- C’est le cas du frein que nous venons de décrire. Les forces extérieures sont :
- Le poids de l’appareil,
- Les réactions des paliers qui supportent le bâti,
- Le poids additionnel P suspendu à une distance l de l’axe d’oscillation,
- Les forces provenant de l’action du moteur sur l’arbre récepteur A, soit 311 le moment résultant de ces forces par rapport à l’axe de A.
- Le sens des moments positifs est fixé de manière que DT soit positif.
- Ces forces sont en équilibre, par suite la somme algébrique de leurs moments par rapport à l’axe d’oscillation est nulle, et cela donne, le bâti étant équilibré,
- Dn — Pl = O
- Donc la puissance du moteur en chevaux doit être calculée par la formule :
- 2=n PI,
- 60.75
- dans laquelle n est le nombre de tours par minute de l’arbre du moteur.
- On voit donc que peu importe la disposition et la place des organes, qui dans le frein transforment le travail mécanique en énergie électrique ou calorifique, pourvu qu’il n’g ait pas à tenir compte des forces extérieures autres que l’action du moteur et celle des poids suspendus au levier, les conditions de la mesure demeurent les mêmes qu’avec le frein simple.
- (1) Voir Génie civil, 1904, 28 mai : Laboratoire d’essais du Conservatoire des Arts et Métiers, section des Machines,
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-
-
- 28
- MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Le sens de cette remarque peut être utilement précisé par une application. Un frein est constitué de la manière suivante : un bâti porté directement par l’arbre du moteur ou supporté par des appuis indépendants peut osciller librement autour de l’axe de l’arbre du moteur. Ce bâti renferme un renvoi de mouvement à angle droit par engrenage, qui actionne un arbre portant un moulinet du colonel Renard (i). Le bâti est équilibré et porte un levier auque on peut suspendre des poids (fig. 2).
- Fig. 2. — Schéma d’un frein.
- I. Arbre du moteur,
- 2. Moulinet,
- 3, Levier sur lequel agit le poids ou le dynamomètre.
- 9T
- Fig. 3,
- Si le moulinet est exactement symétrique de manière que la résistance que l’air oppose à son mouvement se réduise rigoureusement à un couple, cet appareil pourra être employé comme un frein de Prony ordinaire.
- Il est vrai que des forces extérieures interviennent : la pression de l’air sur les palettes du moulinet; mais la somme algébrique de leurs moments par rapport à l’axe d’oscillation est nulle, il n’y a pas à en tenir compte dans la condition d’équilibre du frein.
- (1) Le moulinet du colonel Renard est constitué essentiellement par une barre fixée à angle droit sur l’arbre du moteur et portant deux surfaces planes parallèles à l’axe. Pendant le mouvement ces surfaces prennent appui sur l’air et opposent au mouvement du moteur une résistance déterminée par un tarage préalable,
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-
- 29
- 02 M 15 2
- 6 3 co 2 6 &
- T 3
- III
- Peut-être est-il intéressant de suivre dans tout le détail comment s’équilibrent les forces agissant sur chaque pièce de l’appareil.
- L’arbre A (voir les figures i et 3) reçoit l’action du moteur. Le moment résultant de ces forces par rapport à l’axe de A a été désigné par D.
- Agissent encore sur l’arbre A :
- La réaction du pivot sur la crapaudine C. Cette réaction est motrice ou résistante suivant que l’arbre A2 tourne plus vite ou moins vite que l’arbre A, soit m‘ la valeur algébrique de son moment par rapport à l’axe de A.
- La réaction du palier P sur l’arbre A, soit m son moment.
- La réaction de la roue dentée R, sur la roue dentée R. Cetle force — F est la résultante des actions élémentaires des dents de la roue Ri sur les dents de la roue R en contact avec elles ; elle est contenue par suite de la symétrie des pièces dans un plan perpendiculaire aux axes des arbres A et A.
- Soient d et ch les plus courtes distances de sa ligne d’action aux axes A et Ai, son moment par rapport à l’axe de A est — dF (i).
- L’arbre A tourne autour de son axe avec une vitesse angulaire constante par suite la somme algébrique par rapport à cet axe de toutes les forces appliquées à l’arbre est nulle :
- 3 + m‘+m— dF = 0 (i)
- Les forces agissant sur l'arbre A, sont :
- L’action F de la roue dentée R sur la roue dentée Ri.
- La réaction — G de la roue dentée R3 sur la roue dentée R,, soient l, et 1 les plus courtes distances de la ligne d’action de cette force aux axes A, et A2 (ou A).
- Les réactions des paliers Pi et P2, qui peuvent être supposées dans des plans perpendiculaires à l’axe Ai. La réaction de Pi peut être remplacée par un couple et par une force Ki appliquée en un point de l’axe A,, il en est de même de K2, soit n la somme algébrique des moments des deux couples ainsi obtenus.
- L’axe de l’arbre A, est immobile dans l’espace, par suite toutes les forces qui lui sont appliquées transportées, par exemple, au point d’application de la force K, ont une résultante nulle, d’où une équation permettant de déterminer la somme algébrique K des moments des forces K1 et K2 par rapport à l’axe A.
- K+(d+ d)F -(+4)G = 0 (2)
- Une deuxième équation est, comme pour l’arbre A :
- n-dF+4G= O (3)
- (i) Le rapport des vitesses angulaires 6 et 61,
- d2
- des arbres A et Ai n’est pas 7 La puis-
- sance transmise par l’arbre A à un instant, car — peut varier, est odF, celle reçue par
- l’arbre Ai est o4d|F, la perte dans l’engrenage (~d — od1)F.
- 29
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-
-
- 30 MANIÈRE DE MESURER LES PERTES DE CHALEUR
- Soit M la somme algébrique des moments par rapport à l’axe A, (ou A) de toutes les forces résultant de l’action du bâti portant les inducteurs sur les pièces fixées sur l’arbre A2 : action électro-magnétique des inducteurs sur l’induit, frottement des balais sur le collecteur, frottement des paliers.
- A ces actions viennent s’ajouter :
- La force G résultant de l’action de la roue R2 sur la roue R3, son moment par rapport à l’axe de Ag (ou de A) est IG.
- L’action d’entraînement de la crapaudine C de moment — m'.
- La somme algébrique de tous ces moments est nulle,
- M+G - m‘=0 (4)
- Restent à examiner les actions qui s’exercent sur le bâti portant les inducteurs, ce sont :
- Les réactions des pièces portées par l’arbre Ai de moment — M.
- Les actions résultant de l’entraînement par frottement des paliers P, P1, P2 de moment — m — n.
- Les pressions de l’arbre Ai sur les paliers Pi et P2 égales et opposées aux forces Ki et K2 et de moment — K.
- Enfin l’action du poids P suspendu au levier L, de moment — IP ; donc : _/p _ M — m — n — K = O (5)
- Ajoutons membre à membre les équations (1), (2), (3), (4), (5), le résultat est :
- NT — IP = 0 ou N = IP
- Le moment D a donc bien pour valeur /P et la puissance du moteur ne chevaux :
- -2TR PZ, 60 X 75
- n étant le nombre de tours par minute de l’arbre du moteur.
- LAVAL. — IMPRIMERIE L. BARNÉOUD ET cie.
- 30
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-
- BOYER-GUILLON — Bulletin du Laboratoire d’Essais N° 7.
- P1. 1.
- 100
- 150
- 200
- 300
- 400
- 450
- 300
- 500 —1300
- 350 •
- Ecarts de_température en degrés centigrades.
- 69 - S 7
- 0 0 Nombre d 100 150 le calories Kg. d perdues par heure. 200 250 300
- Ch. Béranger Éditeur, 15,Rue des Saints-Pérès,PARIS .
- 350
- 400 450 500
- (6))
- CNAM
- Imp. Monrocq-PARIS.
- pl.1 - vue 33/38
-
-
-
- BOYER-GUILLON — Bulletin du Laboratoire d’Essais N°7.
- P1.2
- ©
- Imp. Monrocq-PARIS
- Ch. BÉRANGER,Editeur, 15,Rue des Saints-Pères _ PARIS
- & 2
- —S
- -y
- 7/7
- Ecarts de température ot
- 7
- 0,9
- S
- S
- pl.2 - vue 34/38
-
-
-
- p.n.n. - vue 35/38
-
-
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- p.n.n. - vue 36/38
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-
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- p.n.n. - vue 37/38
-
-
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- 00 4
- 5.
- -alde C -— T srrece
- p.n.n. - vue 38/38
-
-
