i lec 1 ïiogtilmili! - shf-lhb.org · 1500 1928 2202 240:1 3571 28m 3103 3327 0,1 0,5 on voit...
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02 LA HOUILLE B L A N C H E
IjLEC 1 iumliOGTIlMIli FIXATION DE LAZOTE DE LAIE
par le proceacutedeacute Seliœiilierr
Parmi les proceacutedeacutes de fixation de lazote de lair atmosshy
pheacuterique qui sont baseacutes sur lemploi dun arc eacutelectrique le
proceacutedeacute Schœnherr meacuterite une mention speacuteciale tant au
point de vue de son originaliteacute quau point de vue du renshy
dement eacuteconomique auquel il permet datteindre Il a dailshy
leurs valu agrave son auteur la meacutedaille dor LIEBIG La quesshy
tion des nitrates eacutetant une des grandes questions indusshy
trielles agrave lordre du jour nous avons penseacute quil serait sans
doute inteacuteressant de donner ici quelques indications sur le
proceacutedeacute Schœnherr dapregraves les confeacuterences faites par linshy
venteur lui-mocircme dabord agrave Ieacutena le M juin 1908 agrave lAsshy
sembleacutee geacuteneacuterale du Y c rein deutscher Chomiker ()
ensuite agrave une seacuteance cleYElehirotechriischen Vereim tenue
le 13 janvier 1909 ()
Consideacuterations geacuteneacuterales mdash Avant de deacutecrire en deacutetail
ce qui est particulier au proceacutedeacute Schcenherrnousrappelle-
rons les principes sur lesquels reposent les proceacutedeacutes de
fixation de loxygegravene et de lazote de lair atmospheacuterique
par combinaison directe au moyen de lare eacutelectrique
La formation de loxyde dazote AzO agrave partir de ses eacuteleacuteshy
ments est endothermique et la formation dune moleacutecule-
gramme de cet oxyde soit 30grammes neacutecessite labsorb-
tion de 21600 calories qui doivent ecirctre fournies par une
source exteacuterieure deacutenergie
Mais il ne suffit pas de chauffer agrave une tempeacuterature suffishy
samment eacuteleveacutee un meacutelange dazote et doxygegravene pour
quil se combine totalement en oxyde dazote 11 y a en
effet une limite de teneur en oxyde qui est deacutetermineacutee pour
chaque tempeacuterature et la proportion doxyde formeacute est
dautant plus grande que la tempeacuterature agrave laquelle le
meacutelange est soumis est plus eacuteleveacutee Ceci vient de ce que
agrave chaque tempeacuterature une reacuteaction inverse agrave la preacuteceacutedente
tend agrave se produire et si lon chauffe pendant un temps
suffisant de loxyde dazote celui-ci tend agrave se redeacutecomposhy
ser en azote et oxygegravene
Il sen suit donc que si lon chauffe un meacutelange doxyshy
gegravene et dazote agrave une tempeacuterature deacutetermineacutee en laissant
en preacutesence loxyde formeacute on arrive bientocirct agrave un eacutetat
deacutequilibre et lorsque cet eacutetat deacutequilibre est atteint les
deux reacuteactions de combinaison et de destruction se pourshy
suivent simultaneacutement la quantiteacute dazote qui se deacutecomshy
pose en un temps donneacute devenant eacutegale agrave celle qui se
produit pendant le m ecirc m e temps
Dans un meacutelange en eacutequilibre la proportion des constishy
tuants et du corps constitueacute deacutepend agrave la fois de la tempeacuteshy
rature et de la composition initiale du meacutelange La proporshy
tion doxyde dazote croicirct tregraves vite avec la tempeacuterature
ainsi que le montrent des chiffres suivants deacutetermineacutes par
Nernst pour lair atmospheacuterique )
Tempeacuterature absolue en degreacutes lt
Pourcentage doxyde dazote formeacute
1500 1928 2202 2401 3571 2 8 M 3103 3327
01 05
On voit ainsi que agrave 2202 la proportion doxyde dazote
formeacute est deacutecuple de celle obtenue agrave 1500u De mecircme une
() Zeitschritl fiir angewandle Chemle 31 juillet 1008 ( Elekti-otechnische Zeitsckrift 2 2 et 2 9 avril 1909
Voir aussi D o n y - H eacute x a u l t et O a u Etat actuel de locircloeliiochi-mie dans La Houille Blanche daoucirct 1909 page 197
eacuteleacutevation de 428deg agrave partir de 1500deg no fait passer celte proshy
portion que de 01 agrave 05 pour 100 tandis que de 3103 agrave 33acirc7laquo
une eacuteleacutevation agrave peu pregraves moitieacute moindre de tempeacuterature
eacutelegraveve cette proportion de 4 agrave 5 pour 100 Dans ce dernier cas
laugmentation de la teneur oxyde dazote est donc pour
une m ocirc m e diffeacuterence de tempeacuterature cinq fois plus forte
que dans le premier cas
Dautre part la presque totaliteacute du meacutelange constituant
a ducirc ecirctre chauffeacutee agrave la tempeacuterature de la reacuteaction L e
calcul montre en tenant compte de ce fait quil faut pour
former la m ecirc m e quantiteacute doxyde dazote fournir cinq fois
plus de chaleur quand la tempeacuterature est de 1928deg que quand
elle est de 3327deg 11 y a donc tout avantage agrave reacutealiser les
plus hautes tempeacuteratures possibles et lemploi de lare
eacutelectrique est tout indiqueacute
Mais m ecirc m e si Ton peut obtenir la tempeacuterature de 3000deg
il ne faut pas compter attendre pratiquement la teneur de
5 pour -100 en oxyde dazote indiqueacutee par les chiffres de
Nernst car la vitesse de deacutecomposition de loxyde formeacute
eacutegale dailleurs agrave celle de combinaison croicirct aussi avec la
tempeacuterature Cette vitesse est 10 millions de fois plus
grande agrave 3000deg quagrave 190Gdeg et cest seulement agrave 1500deg quelle
est pratiquement nulle de sorte quil faudrait pouvoir
abaisser subitement la tempeacuterature de 3000deg agrave 1500deg or la
reacutealisation complegravete de ce desideratum est pratiquement
impossible On peut encore diminuer la vitesse de destrucshy
tion de loxyde dazote en insuffluant sur Tare de lair en
excegraves car celte vitesse deacutecroicirct lorsque la dilution augshy
mente mais on est rapidement limiteacute dans cette voie car
lexcegraves de dilution deyient un seacuterieux inconveacutenient pour la
suite du traitement
De la concordance eacutetablie par Nernst entre la concen-
tration reacuteelle en oxyde dazote agrave leacutequilibre et celle calcushy
leacutee on deacuteduit que laction de larc ou de leacutetincelle est duo
agrave une action purement calorifique Toutefois au laborashy
toire eacutelectrochimique de Calsruhe M M Haber et Kœnig
ont atteint des concentrations supeacuterieures agrave lOpour 100 en
employant un courant gazeux agrave pression reacuteduite (100 mm
de mercure) qui subissait dans un tube de quartz refroidi
par de leau laction dun arc eacutelectrique Dapregraves Haber la
tempeacuterature naurait pas deacutepasseacute 3000deg ce qui montrerait
que dans certains cas un arc plus froid peut remplir
avantageusement son rocircle Dailleurs Warburg avait deacutejagrave
eacutemis lopinion quil fallait faire entrer en jeu dautres
actions que colles dues agrave une action purement calorifique
On peut encore employer un autre moyen pour augmenshy
ter la teneur en oxyde dazote cest do faire jaillir larc
dans un meacutelange dazote plus riche en oxygegravene que lair
atmospheacuterique toutefois laugmentation que lon peut
attendre do ce proceacutedeacute nest pas bien grande pour le
moment tout au moins en effet pour une m ecirc m e tempeacuterashy
ture les teneurs centeacutesimales du meacutelange des gaz en eacutequishy
libre sont deacutetermineacutes par la relation
K C2 Ao
dans laquelle Cwo OSA- et do repreacutesentent respectivement les teneurs du meacutelange en oxyde dazote azote et oxygegravene K est un coefficient don la valeur est fixeacutee parla tempeacuterashyture
On voit immeacutediatement que la concentration en oxydo dazote est pour une tempeacuterature donneacutee proportionnelle agrave la racine carreacutee du deacutenominateur de la fraction preacuteceacutedente et est maxima lorsque ce produit est lui-mecircme maximum
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M Ue- LA HOLiLLE BLANCHE
Pour laii ce deacutenominateur est eacutegal agrave 021 079 - ~ nio
Pour un meacutelange agrave volumes eacutegaux dazote et doxygegravene
jl est eacutegal agrave 050 050 025 et le rapport de la teneur
correspondante agrave celle de lair atmospheacuterique serait
n|r7 5
V n16 l
Le beneacuteliee ainsi reacutealiseacute semble seacuteduisant agrave premiegravere vue toutefois il reste faible si Ton lient compte du surcroicirct do deacutepense qui reacutesulte de lenrichissement en oxygegravene plus lard peut ecirctre lorsque les proceacutedeacutes de seacuteparation des constituants de lair seront plus perfectionneacutes on pourra employer avantageusement ce procegravede
Divers proceacutedeacutes ont eacuteteacute preacuteconises pour obtenir de tregraves i
hautes tempeacuteratures mais le seul proceacutedeacute qui ait obtenu
la sanction do la pratique est celui de larc eacutelectrique ()El
encore parmi les divers modes demploi de larc eacutelecshy
trique ce sont ceux qui sont baseacutes sur lemploi darcs
de tregraves fortes intensiteacutes absorbant de tregraves grandes quantishy
teacutes deacutenergie qui ont donneacute des reacutesultats industriels La
faillite du proceacutedeacute de lA ImosphericProducts C vient de ce
quil employait de trop petits arcs bien que ceux-ci fussent
renouveleacutes tregraves souvent () Il faut concentrer leacutenergie au
lieu de la disperser
Le premier proceacutedeacute reacuteellement industriel pour la combishy
naison directe de loxygegravene de lair par larc eacutelectrique date
de 1903 et est du agrave M M Birkelancl et Eyde () mais il
preacutesente linconveacutenient de neacutecessiter remploi dun champ
magneacutetique
Proceacutedeacute Schœnherr -- A la suite de longues recherches
faites agrave Ludwigschafen dans les laboratoires de la Badis-
ric Anilltt and Soda FabrlhAe I)r Schœnherr auquel eacutetait
adjoint M Hesberger c o m m e ingeacutenieur-eacutelectricien reacuteussit
a mettre au point eu 1905 son nouveau proceacutedeacute de fixashy
tion de laote de lair par larc eacutelectrique
Au lieu demployer un arc intermittent connue dans le
proceacutedeacute Birkeland et Eyde le D1 Schœnherr utilise un arc
stable de tregraves grande longueur qui fonctionne sous un
auvpeacuterago consideacuterable Cet arc dont la longueur peut
atteindre plusieurs megravetres et qui par cela mocircme est assez
original sobtient de la faccedilon suivante tno eacutelectrode A est
placeacutee a linteacuterieur et au bas dun tube meacutetallique vertical
B (lig2) Celte eacutelectrode A est relieacutee agrave lune des bornes dune
geacuteneacuteratrice eacutelectrique tandis que le tube B est relieacute agrave
lautre borne de celte geacuteneacuteratrice Pour la seacutecuriteacute du pershy
sonnel ie tube B est mis agrave terre Au moyen dun dispositif
speacutecial deacutecrit plus loin on amorce larc entre leacutelectrode A
et le tube B Eu m ocirc m e temps on insuffle de lair par des
tuyegraveres obliques C et C Cet air ainsi insuffleacute se deacuteplace
dans le tuba B suivant des filets en heacutelice et entraine larc
aec lui jusquen D dont la position deacutepend du voltage du
courant eacutelectrique el du deacutebit de lair Lorsque leacutetat stable
est atteint lextreacutemiteacute D de larc se met agrave tourner sensibleshy
ment suivant un arc de cercle horizontal
Par suite de la grande longueur de larc on reacutealise une
tregraves grande surface de contact entre lair et la flamme en
() On trouvent dans YElvktroleilinixcfio Z itsehrifl du 22 avril 1009 nvju 360 la description sommaire dun certain nombre de brevets pour obtention (Je hautes tempeacuteratures en vue de Ji production de loxyde dazote
i yen yen) LAppareil de VAlmospkeric ProductsUproduisait 4H 000petits arcs par minute Chacun de ces arcs nabsorbait que quelques niilli-ampegraveres sous 10000 volts Lexploitation de ce proceacutedeacute a cesseacute en 1001
pour la description du proceacutedeacute licircirketand el Eyde voir La Muuillc Blanche davril 1008 p 10
outre les particules dair dont lazote sest oxydeacute au conshytact de la flamme chaude sont refroidis par la masse dail plus froid qui lentoure et avec laquelle elles se meacutelangent rapidement par suite du mouvement tourbillonaire qui seacute produit dans le tube pendant le mouvement ascendant deacute lair et des gaz
Km 1 mdash Coupe erlicale liltgt
du Four S-luciiberr lieleveacute- o-cillo^niphiques
LameacutenageinenUlu laboratoire de Ludwigschafen ne pershy
mettant la marche quedun four de 300 kilowatts la Badis-
che Anilin and Soda Fabrih fil construire une usine acirc
Clniumlstiansand dans le sud do la Norvegravege Cette usine qui
fonctionne depuis lautomne 1907 est alimenteacutee en eacutenergie
eacutelectrique par lusine hydro-eacutelectrique de Krmgsjaa dans
le SaeterstaL qui est situeacutee agrave 26 kilomegravetres Le transport
gt4 IA llOliliUicirc BLANCHE
de leacutenergie se fait sous forme de courant triphaseacute sous
250f0 volts A larriveacutee la tension est rameneacutee agrave 7 200 volts
entre deux phases ce qui correspond agrave une tension eacutetoileacutee
de i-200 volts Lusine de Christiansand peut ainsi disposer
de 1 300 kilowatts puissance preacutevue pour alimenter norshy
malement 3 fours de (500 chevaux A Lheure actuelle on
essaie un four de 1000 chevaux et lon pense m ecirc m e poushy
voir atteindre dans un seul four la puissance de pound000 cheshy
vaux
La figure 1 montre en coupe les deacutetails de construction
des fours de Christiansand
Pour amorcer larc ou se sert dune tige meacutetallique Z
qui traverse le tube B de la ligure 2 et quon manœuvre
de lexteacuterieur au moyen dun levier En approchant cette
tige Z de leacutelectrode A on amorce larc entre leacutelectrode A
et le tube B Lair insuffleacute en Cfait ensuite monter cet arc
jusquen D Une fois en marche Larc na pas besoin decirctre
rallume souvent Il ne seacuteteint que quand une variation
brusque et importante vient agrave se produire dans larriveacutee de
lair ou bien quand il se produit des courts-circuits sur la
ligne ou bien encore quand le voltage vient agrave baisser conshy
sideacuterablement
Lair peacutenegravetre au bas du four monte par le tube i puis
redescend par le tube 2 pour venir passer dans les tuyegraveres
o Au sortir de ces tuyegraveres lair vient au contact de larc
dans le tube 3 puis sort agrave la partie supeacuterieure de ce tube
pour redescendre par le tube -i- et quitter deacutefinitivement le
four agrave sa partie infeacuterieure Avec ce dispositif on reacutealise
une circulation meacutethodique Lair seacutechauffe par son passhy
sage dans les tubes 1 et de sorte quil arrive agrave une temshy
peacuterature deacutejagrave eacuteleveacutee au contact de la flamme de larc
Devant les tu egraveres o on peut deacuteplacer un manchon S de
maniegravere agrave reacutegler le deacutebit do lair a qui pour une m ecirc m e
longueur de flamme et une m ecirc m e concentration obtenue
permet de faire varier la puissance du four dans de grandes
proportions Lensemble des tubes I 2 3 et 4 est entoureacute
dune sirniture reacutefractai re logeacutee elle-mecircme dans une
enveloppe cylindrique exteacuterieure en tocircle
Dans tes futurs de IHJO H P Lare atteint une longueur de
amp us laquotonus celui de I0H0 chevaux il atteint 7 m Le tube B
iaesi IlaquoraquoUltIcircC par I are sur sa longueur quau moment de
lallumage el c o m m e celui-ci na lieu que rarement la
dureacutee du ioie e4 pour ainsi dire indeacutefinie Son seul point
vuicircswraMe erl en IJbdquo lagrave oii larc vient seacutepanouir mais
Ksmiœlexireacuteiniteacute de larc tourne continuellement et quen
rvaiteacute il us deacutecrit pas un arc de cercle rigoureux mais
ficircptsliuml wmte laquoiuml descend quelque peu et comme en outre
ceCte ]i-itiiie 4u icircube entoureacutee dun reacutefrigeacuterant K le tube
laquoaiumlieiiiiiuml JAUMAIS une Irv-s liante tempeacuterature et ne subit
laquofiltre insignifiants et a peine pereeptibicirce ou bout de
bulli icircicirciote Le- fcar et dailleurs facilement deacutemontable et ses
diflyreules pailles peuvent eacutelrc enleveacutees et reacutepareacutees seacutepashy
reacutement Venu die reacutefrigeacuteration de lenveloppe K entre en U
et ressort en V bull
liesraquo regards Hbdquo G j et G 3 boucheacutes avec des plaques de
verra permettent de voir ce qui se passe dans le tube 3
Par le regard G 3 notamment on voit tregraves bien tourner
J cxtreacuteQiicircfecirc supeacuterieure de larc
Le tube dans lequel se trouve Larc na pas besoin decirctre
cylindrique il peul ecirctre cynique on peut m eacute m o disposer
le luljy horizontalement vu bien encore faire jaillir larc agrave
la partie supeacuterieure et faire circuler Lair de haut en bas
larc conserve toujours sa forme stable
Leacutelectrode infeacuterieure A mi composeacutee dune ligo de fer
qui se prolonge agrave la partie infeacuterieure du four jusquen E
A son extreacutemiteacute supeacuterieure elle est entoureacutee dun cylindre
creux en cuivre dans lequel circule de leau de reacutefrigeacutera-
lion Cette eau entre et sort en R Au lur et agrave mesure que
leacutelectrode A suse on la pousse agrave linteacuterieur du four Ce
mouvement seffectue agrave la main vu la petitesse de lusure
Une eacutelectrode dure environ 2000 heures soit 3 mois Lorsshy
que celle-ci esl pregraves de sa fin il suffit de visser une noushy
velle tige agrave lextreacutemiteacute de la premiegravere ce qui demande agrave
peu pregraves 15 minutes La deacutepense en eacutelectrodes nest par
suite que de quelques centimes par kilowatt-an
C o m m e agrave leur sortie du four les gaz nitreux ont une
tempeacuterature assez eacuteleveacutee environ 850deg ils sont envoyeacutes
dans une chaudiegravere dont ils eacutechauffent leau La vapeur
produite par cette chaudiegravere serf agrave la concentration dos
solutions de nitrates
Le bilan Ihermiquedu four Schœnherr peutsocirctabliraicircnsi
40 de la chaleur correspondant agrave leacutenergie fournie au
four est absorbeacutee par leau de reacutefrigeacuteration du four 30 laquo
sont abandoneacutes aux chaudiegraveres par les gaz chauds 17 ltraquolaquo
sont perdus par radiation et conductibiliteacute 10raquo sont absorshy
beacutes par reacutefrigeacuteration dans les diverses opeacuterations auxshy
quelles sont soumis les gaz apregraves leur passage aux chaushy
diegraveres de sorte quil ny a que 3 ltgt0 de la chaleur fournie
qui soif utiliseacutee pour la production de loxyde dazote
on a chercheacute au moyen deacutelectrodes auxiliaires intershy
caleacutees sur le parcours de larc agrave se rendre compte comshy
ment se reacutepaHissait la chute de tension On a constateacute que
cette chute de tension se faisait tregraves reacuteguliegraverement tout le
long de lare De mocircme des prises faites en divers points
du tube 3 ont montreacute que la teneur en oxyde dazote
saccroicirct vers le milieu de larc et agrave sa partie supeacuterieure
Les releveacutes oscillographiques de lintensiteacute et de la tenshy
sion du courant absorbeacute dans les fours Sehœnherr ont
donneacute des courbes presque sinusoiumldales ainsi que le
montrent les courbes n de la figure 3 La courbe b est celle
dune lampe agrave arc ordinaire tandis que la courbe c est
celle quon obtient avec les fours Birkeland et Eyde 11
reacutesulte do ce fait que les circuits eacutelectriques sont moins
sujets aux surtensions dans le proceacutedeacute Schœnherr que
dans le proceacutedeacute Birkeland Le facteur de puissance est en
outre plus eacuteleveacute et atteint ici jusquagrave 096
Exploitation du proceacutedeacute Schœnherr mdash Une fois loxyde
formeacute il faut le refroidir pour le transformer dabord eu
peroxyde dazote puis en acide azotique et en azotate
La transformation de loxyde dazote AzO en peroxyde
AzO- par fixation doxygegravene pris a lair en excegraves comshy
mence agrave partir de WJOraquo mais elle nest complegravete quagrave partir
de 140raquo Elle neacutecessite dailleurs un temps dautant plus
consideacuterable que la tempeacuterature est plus eacuteleveacutee et la teneur
en oxyde dazote plus faible A 20deg et pour une teneur de
2 raquo0 doxyde dazote il faut 12 secondes pour transformer
50 laquobdquo de cet oxyde tandis quil faut 100 secondes pour en
transformer 90
Ceci montre lavantage consideacuterable quil y a agrave obtenir
des vapeurs nilreuses concentreacutees car au-dessous dune
certaine teneur il devient pratiquement impossible de
reacutealiser une transformation complegravete elle exigerait agrave
la fois un temps et un espace prohibitifs et cela diminue
encore le faible rendement trouveacute preacuteceacutedemment
En traitant le peroxyde dazote par les alcalis on obtient
un meacutelange par parties eacutegales de nitrate et de nilrite alcashy
lins Ce meacutelange peut semployer tel quel en agriculture
MA us LA HOUILLE BLANCHE
les objections que lon a formeacutees contre les nitritcs alcalins
qui sont plus riches en azote que les nitrates ne reposant
sur aucun fondement Toutefois lemploi de la soude sinshy
terdit agrave cause de son prix et dautre part celui de la
chaux exclut les tours dabsorption agrave ruissellement dont
on se sert habituellement car leurs espaces vides seraient
rapidement obstrueacutes On a cependant reacuteussi agrave employer la
chaux on prenant certaines preacutecautions speacuteciales Cest
ainsi que M Schlœsing a fait breveter un proceacutedeacute de fixashy
tion agrave chaud des gaz nitreux par des briquettes de chaux
calcineacutee dans lesquelles le nifrite se transforme de lui-
mecircme en nitrate
on pourrait aussi transformer en nitrite tout loxyde
dazote formeacute en laissant de loxyde dazote non transforshy
meacute dans le peroxyde dazote mais cette tranformation ne
serait pas avantageuse car la consommation mondiale
dos nitrites est assez faible et 12000 chevaux y suffiraient
agrave eux seuls
Fin 4 mdash Vue rie la salle des fours de 000 H P de lusine
de Ghristifinsand
Le peroxyde dazote mis en contact avec de leau se
transforme de lui-mecircme en acide azotique eacutetendu dune
teneur infeacuterieure agrave 40 gtbdquo mais il se reforme en m ocirc m e
temps de loxyde dazote Avec adjonction dacide sulfu-
rique la reacuteaction se fait rapidement il se forme de lacide
azotique et de lacide nitrosylsulfurique malheureusement
on nest pas encore en eacutetat de reacutecupeacuterer les gaz nitreux de
cet acide dont lemploi est agrave peu pregraves nul On peut encore
transformer le peroxyde dazote en acide nitrique sans
retour agrave loxyde dazote par lemploi de lozone mais ce
proceacutedeacute na pas encore reccedilu la conseacutecration do la pratique
industrielle
Une fois lacide azotique dilueacute obtenu on peut concenshy
trer celui-ci par les moyens ordinaires si lon a en vue la
fabrication de cet acide ou bien on le met en contact avec du carbonate de chaux pour former du nitrate de chaux La solution eacutetendue de nitrate de chaux ainsi obtenue est concentreacutee au moyen de la vapeur produite par les gaz chauds venant des fours agrave oxyde dazote puis concasseacutee et mise en tonneaux Cest le proceacutedeacute employeacute en grand agrave Nottoden ougrave lon fabrique ainsi le nitrate do Norvegravege agrave 13 bdquo dazote
Iiu i mdash C m le du lralsherg indishyquant lemplacement des usines ltbullbull-neacuteralrices de Svnlglos el de lijukan
de la fabrique de Notodden
La Badischo Anilin und Soda Feibrilt a formeacute un consorshytium avec deux autres socieacuteteacutes allemandes la Flberfelder Farbenfabrih et la Allgemoine Gesellschaff fur Anilin fa-bi ihaion de Berlin ainsi quavec la Socieacuteteacute norveacutegienne de lAzotedo Notodden en vue de lexploitation des chutes de la Norvegravege pour la fabrication des nitrates Ce consorshytium constitueacute eu vue dempecirccher la concurrence sur le marcheacute du nitrate exploite actuellement le proceacutedeacute Birko-Jand et Eyde concurremment avec le proceacutedeacute Schœnherr mais dans quelque temps lorsque lexpeacuterience aura suffishysamment montreacute lequel de ces deux proceacutedeacutes est le plus avantageux cest ce proceacutedeacute seul qui sera employeacute
Le consortium preacuteciteacute a creacuteeacute trois socieacuteteacutes filiales la Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces pour la production de leacutenergie eacutelectrique la Socieacuteteacute norveacutegienne des l sines ni (ratiegraveres pour la fabrication des produits azoteacutes et la Socieacuteteacute norveacutegienne de Transports chargeacutee deacutetablir une voie de communication entre les usines et Skien La disshytance entre ces deux points est de 138 kmenviron Elle est franchie au moyen dune premiegravere ligne de chemin de fer de 10 km aboutissant au lac Tinnsjo dun service de ferry-boats traversant ce lac dans sa longueur (31 km) dune seconde ligne de chemin de fer de 31 km aboushytissant agrave Notodden sur le lac dHitterdal et enfin dune ligne de bateaux reacuteunissant Notodden agrave Skien (00 km)
Ces lignes de chemin de fer et de bateaux sont entreacutees en exploitation depuis le mois dAoucirct 1909 Bien que leur objet principal soit deffectuer les transports de matiegraveres premiegraveres et de produits fabriqueacutes pour la Socieacuteteacute de lAzote et ses filiales elles assurent aussi le service publiicirc des voyageurs et des marchandises
La Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces ameacutenage actuellement les ceacutelegravebres chutes du Rjukan Ces chutes dont la hauteur totale est de 5G0 megravetres seront utiliseacutees en deux eacutetages agrave peu pregraves eacutegaux C o m m e le deacutebit est de 40 m 3 la puissance
LA HOUILLE BLANCHE Ndeg 3
totale sera de 225000 chevaux La premiegravere chute que Ton
compte mettre en marche au deacutebut de 1911 contiendra dix
groupes eacutelectrogegravenes de 14000 chevaux chacun Celte
Socieacuteteacute sest en outre assureacute la proprieacuteteacute des chutes de
Matre (89 000 IIP) et de Tyn (78000 HP) de sorte que agrave un
moment donneacute elle pourra disposer en Norvegravege de 4O00O0
chevaux pour la fabrication des nitrates
Dautre part la Badische Anilin a demandeacute la conshy
cession des chutes de lAlz dans la Haute-Baviegravere de
50000 chevaux pour exploiter son proceacutedeacute en Al lemagne ()
Si lindustrie des nitrates a besoin de forces eacutenormes agrave
bon marcheacute agrave cause du faible rendement thermique des
fours eacutelectriques elle na pas par contre agrave sinquieacuteter de
la matiegravere premiegravere car la mine agrave laquelle elle sapprovishy
sionne est aussi ineacutepuisable que peu coucircteuse
P PIERRON Docteur ra-Seience Professeur agrave linstitut de Chimie de Lyon
AMENAGEMENT DES CHUTES CALCUL D U D I A M E T R E ECONOMIQUE D E S CONDUITES FORCEacuteES
Le calcul des conduites (orceacutees preacutesente une grande
importance dans leacutetablissement des projets dusines
hydrauliques Cette importance est dautant plus grande
que la chute est plus haute et la conduite plus longue On
constate souvent dans ce cas que la deacutepense engageacutee par
lachat des conduites est larticle le plus eacuteleveacute du devis
dameacutenagement Il importe donc de serrer ce calcul de
tregraves pregraves et de choisir le diamegravetre qui conduit agrave la solushy
tion la plus eacuteconomique
Le plus souvent cependant on se fixe plus ou moins
arbitrairement la valeur de la perte de charge ou de la
vitesse agrave reacutealiser et on en deacuteduit le diamegravetre au moyen des
formules connues (Darcy Leacutevy Flamant etc) Il est de
toute eacutevidence que cette meacutethode preacutesente une grande part
darbitraire de sorte quelle ne conduit quexceptionnelleshy
ment agrave la solution la plus eacuteconomique On voit en effet
quune diminution de diamegravetre restreint sensiblement les
frais deacutetablissement et par suite les charges annuelles
dinteacuterecirct et damortissement mais c o m m e elle correspond
agrave une diminution de la puissance disponible on peut preacuteshy
voir quil doit exister une combinaison du diamegravetre et de
la vitesse plus eacuteconomique que toutes les autres Cest preacuteshy
ciseacutement cette combinaison que nous nous proposons de
deacuteterminer
Nous chercherons dabord agrave exprimer le poids moyen du
megravetre lineacuteaire de tuyau en fonction du diamegravetre D et de la
hauteur de chute
On sait que pour un diamegravetre donneacute leacutepaisseur croicirct
proportionnellement agrave la charge et que pour une charge
donneacutee elle augmente proportionnellement au diamegravetre Il
reacutesulte de lagrave que le poids moyen du megravetre lineacuteaire est une
fonction parabolique de la forme
pgtbdquo h I Jgt- il)
k eacutetant un coefficient numeacuterique qui deacutepend agrave la fois du
faux de travail admis pour le meacutetal du poids speacutecifique du
(bull) Le deacutebit deacuteriveacute serait de 00 m s el la chute aurait environ 100 m de hauteur ia puissance maxima serait ainsi de 0 0 0 0 0 chevaux C o m m e le deacutebit deacutetiage tombe agrave 2 0 m-5 on se propose de creacuteer un reacuteservoir important en utilisant te lac Chiemsee
tuyau de la largeur des recouvrements et de limportance
des brides dassemblage
Pour les tuyaux en acier couramment employeacutes et pour
un taux de travail de 7 kg par mm 2 on a sensiblement
II rr | 3
Si L est la longueur de la conduite son poids total sera donc
p -_ 13 lin L (2)
(Cette formule suppose implicitement que linclinaison de
la conduite est uniforme condition agrave peu pregraves reacutealiseacutee dans
la plupart des installations)
Recherche de la solution la plus eacuteconomique --Soit N le nombre dheures de fonctionnement preacutevu par
anneacutee La puissance recueillie sera par an en chevaux-
heure r- N P
P eacutetant la puissance moyenne en chevaux disponible aux
bornes de lusfne
Soit v le prix de vente du cheval an aux bornes de lusine
La recette annuelle sera donc
R mdash v N P (3)
Quant aux deacutepenses elles comprennent
1deg Une partie fixe Af indeacutependante de la conduite forceacutee
(inteacuterecircts et amortissements du reste de linstallation)
2deg Une partie variable X provenant de linteacuterecirct et de
lamortissement de la conduite
Si nous appelons f le prix en francs de la tonne dacier
et t le taux damortissement et dinteacuterecirct par franc cette
partie variable aura pour expression
X = alP (4)
en posant a 13 H L tf (5)
et la deacutepense annuelle sera
M + X = M f L 3 lgti L i f
Les beacuteneacutefices annuels seront donc
B = r NP- mdash (M + i3H B L t f) (fii-
La solution la plus eacuteconomique sera eacutevidemment celle
qui rendra maxima ces beacuteneacutefices
Nous appellerons q le deacutebit moyen en megravetres cubes h la
perte de charge brute p le rendement global de lusine
seule
Lexpression de la puissance moyenne sera alors
1000
ii) Q (H-Ii)o
Nous pourrons en premiegravere approximation tout au
moins poser p mdash 075 ce qui nous conduit agrave la forme simple
bien connue 10 Q Il-h) (71
Il nous reste agrave exprimer h en fonction des donneacutees preacuteshy
ceacutedemment admises Nous nous servirons pour cela de la
relation suivante qui donne la perte de charge 7 par megravetre
de tuvau
- 010243 ^
Cette relation eacutequivaut agrave la formule monocircme
5 1(3
D 03 y f
laquo)
M Ue- LA HOLiLLE BLANCHE
Pour laii ce deacutenominateur est eacutegal agrave 021 079 - ~ nio
Pour un meacutelange agrave volumes eacutegaux dazote et doxygegravene
jl est eacutegal agrave 050 050 025 et le rapport de la teneur
correspondante agrave celle de lair atmospheacuterique serait
n|r7 5
V n16 l
Le beneacuteliee ainsi reacutealiseacute semble seacuteduisant agrave premiegravere vue toutefois il reste faible si Ton lient compte du surcroicirct do deacutepense qui reacutesulte de lenrichissement en oxygegravene plus lard peut ecirctre lorsque les proceacutedeacutes de seacuteparation des constituants de lair seront plus perfectionneacutes on pourra employer avantageusement ce procegravede
Divers proceacutedeacutes ont eacuteteacute preacuteconises pour obtenir de tregraves i
hautes tempeacuteratures mais le seul proceacutedeacute qui ait obtenu
la sanction do la pratique est celui de larc eacutelectrique ()El
encore parmi les divers modes demploi de larc eacutelecshy
trique ce sont ceux qui sont baseacutes sur lemploi darcs
de tregraves fortes intensiteacutes absorbant de tregraves grandes quantishy
teacutes deacutenergie qui ont donneacute des reacutesultats industriels La
faillite du proceacutedeacute de lA ImosphericProducts C vient de ce
quil employait de trop petits arcs bien que ceux-ci fussent
renouveleacutes tregraves souvent () Il faut concentrer leacutenergie au
lieu de la disperser
Le premier proceacutedeacute reacuteellement industriel pour la combishy
naison directe de loxygegravene de lair par larc eacutelectrique date
de 1903 et est du agrave M M Birkelancl et Eyde () mais il
preacutesente linconveacutenient de neacutecessiter remploi dun champ
magneacutetique
Proceacutedeacute Schœnherr -- A la suite de longues recherches
faites agrave Ludwigschafen dans les laboratoires de la Badis-
ric Anilltt and Soda FabrlhAe I)r Schœnherr auquel eacutetait
adjoint M Hesberger c o m m e ingeacutenieur-eacutelectricien reacuteussit
a mettre au point eu 1905 son nouveau proceacutedeacute de fixashy
tion de laote de lair par larc eacutelectrique
Au lieu demployer un arc intermittent connue dans le
proceacutedeacute Birkeland et Eyde le D1 Schœnherr utilise un arc
stable de tregraves grande longueur qui fonctionne sous un
auvpeacuterago consideacuterable Cet arc dont la longueur peut
atteindre plusieurs megravetres et qui par cela mocircme est assez
original sobtient de la faccedilon suivante tno eacutelectrode A est
placeacutee a linteacuterieur et au bas dun tube meacutetallique vertical
B (lig2) Celte eacutelectrode A est relieacutee agrave lune des bornes dune
geacuteneacuteratrice eacutelectrique tandis que le tube B est relieacute agrave
lautre borne de celte geacuteneacuteratrice Pour la seacutecuriteacute du pershy
sonnel ie tube B est mis agrave terre Au moyen dun dispositif
speacutecial deacutecrit plus loin on amorce larc entre leacutelectrode A
et le tube B Eu m ocirc m e temps on insuffle de lair par des
tuyegraveres obliques C et C Cet air ainsi insuffleacute se deacuteplace
dans le tuba B suivant des filets en heacutelice et entraine larc
aec lui jusquen D dont la position deacutepend du voltage du
courant eacutelectrique el du deacutebit de lair Lorsque leacutetat stable
est atteint lextreacutemiteacute D de larc se met agrave tourner sensibleshy
ment suivant un arc de cercle horizontal
Par suite de la grande longueur de larc on reacutealise une
tregraves grande surface de contact entre lair et la flamme en
() On trouvent dans YElvktroleilinixcfio Z itsehrifl du 22 avril 1009 nvju 360 la description sommaire dun certain nombre de brevets pour obtention (Je hautes tempeacuteratures en vue de Ji production de loxyde dazote
i yen yen) LAppareil de VAlmospkeric ProductsUproduisait 4H 000petits arcs par minute Chacun de ces arcs nabsorbait que quelques niilli-ampegraveres sous 10000 volts Lexploitation de ce proceacutedeacute a cesseacute en 1001
pour la description du proceacutedeacute licircirketand el Eyde voir La Muuillc Blanche davril 1008 p 10
outre les particules dair dont lazote sest oxydeacute au conshytact de la flamme chaude sont refroidis par la masse dail plus froid qui lentoure et avec laquelle elles se meacutelangent rapidement par suite du mouvement tourbillonaire qui seacute produit dans le tube pendant le mouvement ascendant deacute lair et des gaz
Km 1 mdash Coupe erlicale liltgt
du Four S-luciiberr lieleveacute- o-cillo^niphiques
LameacutenageinenUlu laboratoire de Ludwigschafen ne pershy
mettant la marche quedun four de 300 kilowatts la Badis-
che Anilin and Soda Fabrih fil construire une usine acirc
Clniumlstiansand dans le sud do la Norvegravege Cette usine qui
fonctionne depuis lautomne 1907 est alimenteacutee en eacutenergie
eacutelectrique par lusine hydro-eacutelectrique de Krmgsjaa dans
le SaeterstaL qui est situeacutee agrave 26 kilomegravetres Le transport
gt4 IA llOliliUicirc BLANCHE
de leacutenergie se fait sous forme de courant triphaseacute sous
250f0 volts A larriveacutee la tension est rameneacutee agrave 7 200 volts
entre deux phases ce qui correspond agrave une tension eacutetoileacutee
de i-200 volts Lusine de Christiansand peut ainsi disposer
de 1 300 kilowatts puissance preacutevue pour alimenter norshy
malement 3 fours de (500 chevaux A Lheure actuelle on
essaie un four de 1000 chevaux et lon pense m ecirc m e poushy
voir atteindre dans un seul four la puissance de pound000 cheshy
vaux
La figure 1 montre en coupe les deacutetails de construction
des fours de Christiansand
Pour amorcer larc ou se sert dune tige meacutetallique Z
qui traverse le tube B de la ligure 2 et quon manœuvre
de lexteacuterieur au moyen dun levier En approchant cette
tige Z de leacutelectrode A on amorce larc entre leacutelectrode A
et le tube B Lair insuffleacute en Cfait ensuite monter cet arc
jusquen D Une fois en marche Larc na pas besoin decirctre
rallume souvent Il ne seacuteteint que quand une variation
brusque et importante vient agrave se produire dans larriveacutee de
lair ou bien quand il se produit des courts-circuits sur la
ligne ou bien encore quand le voltage vient agrave baisser conshy
sideacuterablement
Lair peacutenegravetre au bas du four monte par le tube i puis
redescend par le tube 2 pour venir passer dans les tuyegraveres
o Au sortir de ces tuyegraveres lair vient au contact de larc
dans le tube 3 puis sort agrave la partie supeacuterieure de ce tube
pour redescendre par le tube -i- et quitter deacutefinitivement le
four agrave sa partie infeacuterieure Avec ce dispositif on reacutealise
une circulation meacutethodique Lair seacutechauffe par son passhy
sage dans les tubes 1 et de sorte quil arrive agrave une temshy
peacuterature deacutejagrave eacuteleveacutee au contact de la flamme de larc
Devant les tu egraveres o on peut deacuteplacer un manchon S de
maniegravere agrave reacutegler le deacutebit do lair a qui pour une m ecirc m e
longueur de flamme et une m ecirc m e concentration obtenue
permet de faire varier la puissance du four dans de grandes
proportions Lensemble des tubes I 2 3 et 4 est entoureacute
dune sirniture reacutefractai re logeacutee elle-mecircme dans une
enveloppe cylindrique exteacuterieure en tocircle
Dans tes futurs de IHJO H P Lare atteint une longueur de
amp us laquotonus celui de I0H0 chevaux il atteint 7 m Le tube B
iaesi IlaquoraquoUltIcircC par I are sur sa longueur quau moment de
lallumage el c o m m e celui-ci na lieu que rarement la
dureacutee du ioie e4 pour ainsi dire indeacutefinie Son seul point
vuicircswraMe erl en IJbdquo lagrave oii larc vient seacutepanouir mais
Ksmiœlexireacuteiniteacute de larc tourne continuellement et quen
rvaiteacute il us deacutecrit pas un arc de cercle rigoureux mais
ficircptsliuml wmte laquoiuml descend quelque peu et comme en outre
ceCte ]i-itiiie 4u icircube entoureacutee dun reacutefrigeacuterant K le tube
laquoaiumlieiiiiiuml JAUMAIS une Irv-s liante tempeacuterature et ne subit
laquofiltre insignifiants et a peine pereeptibicirce ou bout de
bulli icircicirciote Le- fcar et dailleurs facilement deacutemontable et ses
diflyreules pailles peuvent eacutelrc enleveacutees et reacutepareacutees seacutepashy
reacutement Venu die reacutefrigeacuteration de lenveloppe K entre en U
et ressort en V bull
liesraquo regards Hbdquo G j et G 3 boucheacutes avec des plaques de
verra permettent de voir ce qui se passe dans le tube 3
Par le regard G 3 notamment on voit tregraves bien tourner
J cxtreacuteQiicircfecirc supeacuterieure de larc
Le tube dans lequel se trouve Larc na pas besoin decirctre
cylindrique il peul ecirctre cynique on peut m eacute m o disposer
le luljy horizontalement vu bien encore faire jaillir larc agrave
la partie supeacuterieure et faire circuler Lair de haut en bas
larc conserve toujours sa forme stable
Leacutelectrode infeacuterieure A mi composeacutee dune ligo de fer
qui se prolonge agrave la partie infeacuterieure du four jusquen E
A son extreacutemiteacute supeacuterieure elle est entoureacutee dun cylindre
creux en cuivre dans lequel circule de leau de reacutefrigeacutera-
lion Cette eau entre et sort en R Au lur et agrave mesure que
leacutelectrode A suse on la pousse agrave linteacuterieur du four Ce
mouvement seffectue agrave la main vu la petitesse de lusure
Une eacutelectrode dure environ 2000 heures soit 3 mois Lorsshy
que celle-ci esl pregraves de sa fin il suffit de visser une noushy
velle tige agrave lextreacutemiteacute de la premiegravere ce qui demande agrave
peu pregraves 15 minutes La deacutepense en eacutelectrodes nest par
suite que de quelques centimes par kilowatt-an
C o m m e agrave leur sortie du four les gaz nitreux ont une
tempeacuterature assez eacuteleveacutee environ 850deg ils sont envoyeacutes
dans une chaudiegravere dont ils eacutechauffent leau La vapeur
produite par cette chaudiegravere serf agrave la concentration dos
solutions de nitrates
Le bilan Ihermiquedu four Schœnherr peutsocirctabliraicircnsi
40 de la chaleur correspondant agrave leacutenergie fournie au
four est absorbeacutee par leau de reacutefrigeacuteration du four 30 laquo
sont abandoneacutes aux chaudiegraveres par les gaz chauds 17 ltraquolaquo
sont perdus par radiation et conductibiliteacute 10raquo sont absorshy
beacutes par reacutefrigeacuteration dans les diverses opeacuterations auxshy
quelles sont soumis les gaz apregraves leur passage aux chaushy
diegraveres de sorte quil ny a que 3 ltgt0 de la chaleur fournie
qui soif utiliseacutee pour la production de loxyde dazote
on a chercheacute au moyen deacutelectrodes auxiliaires intershy
caleacutees sur le parcours de larc agrave se rendre compte comshy
ment se reacutepaHissait la chute de tension On a constateacute que
cette chute de tension se faisait tregraves reacuteguliegraverement tout le
long de lare De mocircme des prises faites en divers points
du tube 3 ont montreacute que la teneur en oxyde dazote
saccroicirct vers le milieu de larc et agrave sa partie supeacuterieure
Les releveacutes oscillographiques de lintensiteacute et de la tenshy
sion du courant absorbeacute dans les fours Sehœnherr ont
donneacute des courbes presque sinusoiumldales ainsi que le
montrent les courbes n de la figure 3 La courbe b est celle
dune lampe agrave arc ordinaire tandis que la courbe c est
celle quon obtient avec les fours Birkeland et Eyde 11
reacutesulte do ce fait que les circuits eacutelectriques sont moins
sujets aux surtensions dans le proceacutedeacute Schœnherr que
dans le proceacutedeacute Birkeland Le facteur de puissance est en
outre plus eacuteleveacute et atteint ici jusquagrave 096
Exploitation du proceacutedeacute Schœnherr mdash Une fois loxyde
formeacute il faut le refroidir pour le transformer dabord eu
peroxyde dazote puis en acide azotique et en azotate
La transformation de loxyde dazote AzO en peroxyde
AzO- par fixation doxygegravene pris a lair en excegraves comshy
mence agrave partir de WJOraquo mais elle nest complegravete quagrave partir
de 140raquo Elle neacutecessite dailleurs un temps dautant plus
consideacuterable que la tempeacuterature est plus eacuteleveacutee et la teneur
en oxyde dazote plus faible A 20deg et pour une teneur de
2 raquo0 doxyde dazote il faut 12 secondes pour transformer
50 laquobdquo de cet oxyde tandis quil faut 100 secondes pour en
transformer 90
Ceci montre lavantage consideacuterable quil y a agrave obtenir
des vapeurs nilreuses concentreacutees car au-dessous dune
certaine teneur il devient pratiquement impossible de
reacutealiser une transformation complegravete elle exigerait agrave
la fois un temps et un espace prohibitifs et cela diminue
encore le faible rendement trouveacute preacuteceacutedemment
En traitant le peroxyde dazote par les alcalis on obtient
un meacutelange par parties eacutegales de nitrate et de nilrite alcashy
lins Ce meacutelange peut semployer tel quel en agriculture
MA us LA HOUILLE BLANCHE
les objections que lon a formeacutees contre les nitritcs alcalins
qui sont plus riches en azote que les nitrates ne reposant
sur aucun fondement Toutefois lemploi de la soude sinshy
terdit agrave cause de son prix et dautre part celui de la
chaux exclut les tours dabsorption agrave ruissellement dont
on se sert habituellement car leurs espaces vides seraient
rapidement obstrueacutes On a cependant reacuteussi agrave employer la
chaux on prenant certaines preacutecautions speacuteciales Cest
ainsi que M Schlœsing a fait breveter un proceacutedeacute de fixashy
tion agrave chaud des gaz nitreux par des briquettes de chaux
calcineacutee dans lesquelles le nifrite se transforme de lui-
mecircme en nitrate
on pourrait aussi transformer en nitrite tout loxyde
dazote formeacute en laissant de loxyde dazote non transforshy
meacute dans le peroxyde dazote mais cette tranformation ne
serait pas avantageuse car la consommation mondiale
dos nitrites est assez faible et 12000 chevaux y suffiraient
agrave eux seuls
Fin 4 mdash Vue rie la salle des fours de 000 H P de lusine
de Ghristifinsand
Le peroxyde dazote mis en contact avec de leau se
transforme de lui-mecircme en acide azotique eacutetendu dune
teneur infeacuterieure agrave 40 gtbdquo mais il se reforme en m ocirc m e
temps de loxyde dazote Avec adjonction dacide sulfu-
rique la reacuteaction se fait rapidement il se forme de lacide
azotique et de lacide nitrosylsulfurique malheureusement
on nest pas encore en eacutetat de reacutecupeacuterer les gaz nitreux de
cet acide dont lemploi est agrave peu pregraves nul On peut encore
transformer le peroxyde dazote en acide nitrique sans
retour agrave loxyde dazote par lemploi de lozone mais ce
proceacutedeacute na pas encore reccedilu la conseacutecration do la pratique
industrielle
Une fois lacide azotique dilueacute obtenu on peut concenshy
trer celui-ci par les moyens ordinaires si lon a en vue la
fabrication de cet acide ou bien on le met en contact avec du carbonate de chaux pour former du nitrate de chaux La solution eacutetendue de nitrate de chaux ainsi obtenue est concentreacutee au moyen de la vapeur produite par les gaz chauds venant des fours agrave oxyde dazote puis concasseacutee et mise en tonneaux Cest le proceacutedeacute employeacute en grand agrave Nottoden ougrave lon fabrique ainsi le nitrate do Norvegravege agrave 13 bdquo dazote
Iiu i mdash C m le du lralsherg indishyquant lemplacement des usines ltbullbull-neacuteralrices de Svnlglos el de lijukan
de la fabrique de Notodden
La Badischo Anilin und Soda Feibrilt a formeacute un consorshytium avec deux autres socieacuteteacutes allemandes la Flberfelder Farbenfabrih et la Allgemoine Gesellschaff fur Anilin fa-bi ihaion de Berlin ainsi quavec la Socieacuteteacute norveacutegienne de lAzotedo Notodden en vue de lexploitation des chutes de la Norvegravege pour la fabrication des nitrates Ce consorshytium constitueacute eu vue dempecirccher la concurrence sur le marcheacute du nitrate exploite actuellement le proceacutedeacute Birko-Jand et Eyde concurremment avec le proceacutedeacute Schœnherr mais dans quelque temps lorsque lexpeacuterience aura suffishysamment montreacute lequel de ces deux proceacutedeacutes est le plus avantageux cest ce proceacutedeacute seul qui sera employeacute
Le consortium preacuteciteacute a creacuteeacute trois socieacuteteacutes filiales la Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces pour la production de leacutenergie eacutelectrique la Socieacuteteacute norveacutegienne des l sines ni (ratiegraveres pour la fabrication des produits azoteacutes et la Socieacuteteacute norveacutegienne de Transports chargeacutee deacutetablir une voie de communication entre les usines et Skien La disshytance entre ces deux points est de 138 kmenviron Elle est franchie au moyen dune premiegravere ligne de chemin de fer de 10 km aboutissant au lac Tinnsjo dun service de ferry-boats traversant ce lac dans sa longueur (31 km) dune seconde ligne de chemin de fer de 31 km aboushytissant agrave Notodden sur le lac dHitterdal et enfin dune ligne de bateaux reacuteunissant Notodden agrave Skien (00 km)
Ces lignes de chemin de fer et de bateaux sont entreacutees en exploitation depuis le mois dAoucirct 1909 Bien que leur objet principal soit deffectuer les transports de matiegraveres premiegraveres et de produits fabriqueacutes pour la Socieacuteteacute de lAzote et ses filiales elles assurent aussi le service publiicirc des voyageurs et des marchandises
La Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces ameacutenage actuellement les ceacutelegravebres chutes du Rjukan Ces chutes dont la hauteur totale est de 5G0 megravetres seront utiliseacutees en deux eacutetages agrave peu pregraves eacutegaux C o m m e le deacutebit est de 40 m 3 la puissance
LA HOUILLE BLANCHE Ndeg 3
totale sera de 225000 chevaux La premiegravere chute que Ton
compte mettre en marche au deacutebut de 1911 contiendra dix
groupes eacutelectrogegravenes de 14000 chevaux chacun Celte
Socieacuteteacute sest en outre assureacute la proprieacuteteacute des chutes de
Matre (89 000 IIP) et de Tyn (78000 HP) de sorte que agrave un
moment donneacute elle pourra disposer en Norvegravege de 4O00O0
chevaux pour la fabrication des nitrates
Dautre part la Badische Anilin a demandeacute la conshy
cession des chutes de lAlz dans la Haute-Baviegravere de
50000 chevaux pour exploiter son proceacutedeacute en Al lemagne ()
Si lindustrie des nitrates a besoin de forces eacutenormes agrave
bon marcheacute agrave cause du faible rendement thermique des
fours eacutelectriques elle na pas par contre agrave sinquieacuteter de
la matiegravere premiegravere car la mine agrave laquelle elle sapprovishy
sionne est aussi ineacutepuisable que peu coucircteuse
P PIERRON Docteur ra-Seience Professeur agrave linstitut de Chimie de Lyon
AMENAGEMENT DES CHUTES CALCUL D U D I A M E T R E ECONOMIQUE D E S CONDUITES FORCEacuteES
Le calcul des conduites (orceacutees preacutesente une grande
importance dans leacutetablissement des projets dusines
hydrauliques Cette importance est dautant plus grande
que la chute est plus haute et la conduite plus longue On
constate souvent dans ce cas que la deacutepense engageacutee par
lachat des conduites est larticle le plus eacuteleveacute du devis
dameacutenagement Il importe donc de serrer ce calcul de
tregraves pregraves et de choisir le diamegravetre qui conduit agrave la solushy
tion la plus eacuteconomique
Le plus souvent cependant on se fixe plus ou moins
arbitrairement la valeur de la perte de charge ou de la
vitesse agrave reacutealiser et on en deacuteduit le diamegravetre au moyen des
formules connues (Darcy Leacutevy Flamant etc) Il est de
toute eacutevidence que cette meacutethode preacutesente une grande part
darbitraire de sorte quelle ne conduit quexceptionnelleshy
ment agrave la solution la plus eacuteconomique On voit en effet
quune diminution de diamegravetre restreint sensiblement les
frais deacutetablissement et par suite les charges annuelles
dinteacuterecirct et damortissement mais c o m m e elle correspond
agrave une diminution de la puissance disponible on peut preacuteshy
voir quil doit exister une combinaison du diamegravetre et de
la vitesse plus eacuteconomique que toutes les autres Cest preacuteshy
ciseacutement cette combinaison que nous nous proposons de
deacuteterminer
Nous chercherons dabord agrave exprimer le poids moyen du
megravetre lineacuteaire de tuyau en fonction du diamegravetre D et de la
hauteur de chute
On sait que pour un diamegravetre donneacute leacutepaisseur croicirct
proportionnellement agrave la charge et que pour une charge
donneacutee elle augmente proportionnellement au diamegravetre Il
reacutesulte de lagrave que le poids moyen du megravetre lineacuteaire est une
fonction parabolique de la forme
pgtbdquo h I Jgt- il)
k eacutetant un coefficient numeacuterique qui deacutepend agrave la fois du
faux de travail admis pour le meacutetal du poids speacutecifique du
(bull) Le deacutebit deacuteriveacute serait de 00 m s el la chute aurait environ 100 m de hauteur ia puissance maxima serait ainsi de 0 0 0 0 0 chevaux C o m m e le deacutebit deacutetiage tombe agrave 2 0 m-5 on se propose de creacuteer un reacuteservoir important en utilisant te lac Chiemsee
tuyau de la largeur des recouvrements et de limportance
des brides dassemblage
Pour les tuyaux en acier couramment employeacutes et pour
un taux de travail de 7 kg par mm 2 on a sensiblement
II rr | 3
Si L est la longueur de la conduite son poids total sera donc
p -_ 13 lin L (2)
(Cette formule suppose implicitement que linclinaison de
la conduite est uniforme condition agrave peu pregraves reacutealiseacutee dans
la plupart des installations)
Recherche de la solution la plus eacuteconomique --Soit N le nombre dheures de fonctionnement preacutevu par
anneacutee La puissance recueillie sera par an en chevaux-
heure r- N P
P eacutetant la puissance moyenne en chevaux disponible aux
bornes de lusfne
Soit v le prix de vente du cheval an aux bornes de lusine
La recette annuelle sera donc
R mdash v N P (3)
Quant aux deacutepenses elles comprennent
1deg Une partie fixe Af indeacutependante de la conduite forceacutee
(inteacuterecircts et amortissements du reste de linstallation)
2deg Une partie variable X provenant de linteacuterecirct et de
lamortissement de la conduite
Si nous appelons f le prix en francs de la tonne dacier
et t le taux damortissement et dinteacuterecirct par franc cette
partie variable aura pour expression
X = alP (4)
en posant a 13 H L tf (5)
et la deacutepense annuelle sera
M + X = M f L 3 lgti L i f
Les beacuteneacutefices annuels seront donc
B = r NP- mdash (M + i3H B L t f) (fii-
La solution la plus eacuteconomique sera eacutevidemment celle
qui rendra maxima ces beacuteneacutefices
Nous appellerons q le deacutebit moyen en megravetres cubes h la
perte de charge brute p le rendement global de lusine
seule
Lexpression de la puissance moyenne sera alors
1000
ii) Q (H-Ii)o
Nous pourrons en premiegravere approximation tout au
moins poser p mdash 075 ce qui nous conduit agrave la forme simple
bien connue 10 Q Il-h) (71
Il nous reste agrave exprimer h en fonction des donneacutees preacuteshy
ceacutedemment admises Nous nous servirons pour cela de la
relation suivante qui donne la perte de charge 7 par megravetre
de tuvau
- 010243 ^
Cette relation eacutequivaut agrave la formule monocircme
5 1(3
D 03 y f
laquo)
gt4 IA llOliliUicirc BLANCHE
de leacutenergie se fait sous forme de courant triphaseacute sous
250f0 volts A larriveacutee la tension est rameneacutee agrave 7 200 volts
entre deux phases ce qui correspond agrave une tension eacutetoileacutee
de i-200 volts Lusine de Christiansand peut ainsi disposer
de 1 300 kilowatts puissance preacutevue pour alimenter norshy
malement 3 fours de (500 chevaux A Lheure actuelle on
essaie un four de 1000 chevaux et lon pense m ecirc m e poushy
voir atteindre dans un seul four la puissance de pound000 cheshy
vaux
La figure 1 montre en coupe les deacutetails de construction
des fours de Christiansand
Pour amorcer larc ou se sert dune tige meacutetallique Z
qui traverse le tube B de la ligure 2 et quon manœuvre
de lexteacuterieur au moyen dun levier En approchant cette
tige Z de leacutelectrode A on amorce larc entre leacutelectrode A
et le tube B Lair insuffleacute en Cfait ensuite monter cet arc
jusquen D Une fois en marche Larc na pas besoin decirctre
rallume souvent Il ne seacuteteint que quand une variation
brusque et importante vient agrave se produire dans larriveacutee de
lair ou bien quand il se produit des courts-circuits sur la
ligne ou bien encore quand le voltage vient agrave baisser conshy
sideacuterablement
Lair peacutenegravetre au bas du four monte par le tube i puis
redescend par le tube 2 pour venir passer dans les tuyegraveres
o Au sortir de ces tuyegraveres lair vient au contact de larc
dans le tube 3 puis sort agrave la partie supeacuterieure de ce tube
pour redescendre par le tube -i- et quitter deacutefinitivement le
four agrave sa partie infeacuterieure Avec ce dispositif on reacutealise
une circulation meacutethodique Lair seacutechauffe par son passhy
sage dans les tubes 1 et de sorte quil arrive agrave une temshy
peacuterature deacutejagrave eacuteleveacutee au contact de la flamme de larc
Devant les tu egraveres o on peut deacuteplacer un manchon S de
maniegravere agrave reacutegler le deacutebit do lair a qui pour une m ecirc m e
longueur de flamme et une m ecirc m e concentration obtenue
permet de faire varier la puissance du four dans de grandes
proportions Lensemble des tubes I 2 3 et 4 est entoureacute
dune sirniture reacutefractai re logeacutee elle-mecircme dans une
enveloppe cylindrique exteacuterieure en tocircle
Dans tes futurs de IHJO H P Lare atteint une longueur de
amp us laquotonus celui de I0H0 chevaux il atteint 7 m Le tube B
iaesi IlaquoraquoUltIcircC par I are sur sa longueur quau moment de
lallumage el c o m m e celui-ci na lieu que rarement la
dureacutee du ioie e4 pour ainsi dire indeacutefinie Son seul point
vuicircswraMe erl en IJbdquo lagrave oii larc vient seacutepanouir mais
Ksmiœlexireacuteiniteacute de larc tourne continuellement et quen
rvaiteacute il us deacutecrit pas un arc de cercle rigoureux mais
ficircptsliuml wmte laquoiuml descend quelque peu et comme en outre
ceCte ]i-itiiie 4u icircube entoureacutee dun reacutefrigeacuterant K le tube
laquoaiumlieiiiiiuml JAUMAIS une Irv-s liante tempeacuterature et ne subit
laquofiltre insignifiants et a peine pereeptibicirce ou bout de
bulli icircicirciote Le- fcar et dailleurs facilement deacutemontable et ses
diflyreules pailles peuvent eacutelrc enleveacutees et reacutepareacutees seacutepashy
reacutement Venu die reacutefrigeacuteration de lenveloppe K entre en U
et ressort en V bull
liesraquo regards Hbdquo G j et G 3 boucheacutes avec des plaques de
verra permettent de voir ce qui se passe dans le tube 3
Par le regard G 3 notamment on voit tregraves bien tourner
J cxtreacuteQiicircfecirc supeacuterieure de larc
Le tube dans lequel se trouve Larc na pas besoin decirctre
cylindrique il peul ecirctre cynique on peut m eacute m o disposer
le luljy horizontalement vu bien encore faire jaillir larc agrave
la partie supeacuterieure et faire circuler Lair de haut en bas
larc conserve toujours sa forme stable
Leacutelectrode infeacuterieure A mi composeacutee dune ligo de fer
qui se prolonge agrave la partie infeacuterieure du four jusquen E
A son extreacutemiteacute supeacuterieure elle est entoureacutee dun cylindre
creux en cuivre dans lequel circule de leau de reacutefrigeacutera-
lion Cette eau entre et sort en R Au lur et agrave mesure que
leacutelectrode A suse on la pousse agrave linteacuterieur du four Ce
mouvement seffectue agrave la main vu la petitesse de lusure
Une eacutelectrode dure environ 2000 heures soit 3 mois Lorsshy
que celle-ci esl pregraves de sa fin il suffit de visser une noushy
velle tige agrave lextreacutemiteacute de la premiegravere ce qui demande agrave
peu pregraves 15 minutes La deacutepense en eacutelectrodes nest par
suite que de quelques centimes par kilowatt-an
C o m m e agrave leur sortie du four les gaz nitreux ont une
tempeacuterature assez eacuteleveacutee environ 850deg ils sont envoyeacutes
dans une chaudiegravere dont ils eacutechauffent leau La vapeur
produite par cette chaudiegravere serf agrave la concentration dos
solutions de nitrates
Le bilan Ihermiquedu four Schœnherr peutsocirctabliraicircnsi
40 de la chaleur correspondant agrave leacutenergie fournie au
four est absorbeacutee par leau de reacutefrigeacuteration du four 30 laquo
sont abandoneacutes aux chaudiegraveres par les gaz chauds 17 ltraquolaquo
sont perdus par radiation et conductibiliteacute 10raquo sont absorshy
beacutes par reacutefrigeacuteration dans les diverses opeacuterations auxshy
quelles sont soumis les gaz apregraves leur passage aux chaushy
diegraveres de sorte quil ny a que 3 ltgt0 de la chaleur fournie
qui soif utiliseacutee pour la production de loxyde dazote
on a chercheacute au moyen deacutelectrodes auxiliaires intershy
caleacutees sur le parcours de larc agrave se rendre compte comshy
ment se reacutepaHissait la chute de tension On a constateacute que
cette chute de tension se faisait tregraves reacuteguliegraverement tout le
long de lare De mocircme des prises faites en divers points
du tube 3 ont montreacute que la teneur en oxyde dazote
saccroicirct vers le milieu de larc et agrave sa partie supeacuterieure
Les releveacutes oscillographiques de lintensiteacute et de la tenshy
sion du courant absorbeacute dans les fours Sehœnherr ont
donneacute des courbes presque sinusoiumldales ainsi que le
montrent les courbes n de la figure 3 La courbe b est celle
dune lampe agrave arc ordinaire tandis que la courbe c est
celle quon obtient avec les fours Birkeland et Eyde 11
reacutesulte do ce fait que les circuits eacutelectriques sont moins
sujets aux surtensions dans le proceacutedeacute Schœnherr que
dans le proceacutedeacute Birkeland Le facteur de puissance est en
outre plus eacuteleveacute et atteint ici jusquagrave 096
Exploitation du proceacutedeacute Schœnherr mdash Une fois loxyde
formeacute il faut le refroidir pour le transformer dabord eu
peroxyde dazote puis en acide azotique et en azotate
La transformation de loxyde dazote AzO en peroxyde
AzO- par fixation doxygegravene pris a lair en excegraves comshy
mence agrave partir de WJOraquo mais elle nest complegravete quagrave partir
de 140raquo Elle neacutecessite dailleurs un temps dautant plus
consideacuterable que la tempeacuterature est plus eacuteleveacutee et la teneur
en oxyde dazote plus faible A 20deg et pour une teneur de
2 raquo0 doxyde dazote il faut 12 secondes pour transformer
50 laquobdquo de cet oxyde tandis quil faut 100 secondes pour en
transformer 90
Ceci montre lavantage consideacuterable quil y a agrave obtenir
des vapeurs nilreuses concentreacutees car au-dessous dune
certaine teneur il devient pratiquement impossible de
reacutealiser une transformation complegravete elle exigerait agrave
la fois un temps et un espace prohibitifs et cela diminue
encore le faible rendement trouveacute preacuteceacutedemment
En traitant le peroxyde dazote par les alcalis on obtient
un meacutelange par parties eacutegales de nitrate et de nilrite alcashy
lins Ce meacutelange peut semployer tel quel en agriculture
MA us LA HOUILLE BLANCHE
les objections que lon a formeacutees contre les nitritcs alcalins
qui sont plus riches en azote que les nitrates ne reposant
sur aucun fondement Toutefois lemploi de la soude sinshy
terdit agrave cause de son prix et dautre part celui de la
chaux exclut les tours dabsorption agrave ruissellement dont
on se sert habituellement car leurs espaces vides seraient
rapidement obstrueacutes On a cependant reacuteussi agrave employer la
chaux on prenant certaines preacutecautions speacuteciales Cest
ainsi que M Schlœsing a fait breveter un proceacutedeacute de fixashy
tion agrave chaud des gaz nitreux par des briquettes de chaux
calcineacutee dans lesquelles le nifrite se transforme de lui-
mecircme en nitrate
on pourrait aussi transformer en nitrite tout loxyde
dazote formeacute en laissant de loxyde dazote non transforshy
meacute dans le peroxyde dazote mais cette tranformation ne
serait pas avantageuse car la consommation mondiale
dos nitrites est assez faible et 12000 chevaux y suffiraient
agrave eux seuls
Fin 4 mdash Vue rie la salle des fours de 000 H P de lusine
de Ghristifinsand
Le peroxyde dazote mis en contact avec de leau se
transforme de lui-mecircme en acide azotique eacutetendu dune
teneur infeacuterieure agrave 40 gtbdquo mais il se reforme en m ocirc m e
temps de loxyde dazote Avec adjonction dacide sulfu-
rique la reacuteaction se fait rapidement il se forme de lacide
azotique et de lacide nitrosylsulfurique malheureusement
on nest pas encore en eacutetat de reacutecupeacuterer les gaz nitreux de
cet acide dont lemploi est agrave peu pregraves nul On peut encore
transformer le peroxyde dazote en acide nitrique sans
retour agrave loxyde dazote par lemploi de lozone mais ce
proceacutedeacute na pas encore reccedilu la conseacutecration do la pratique
industrielle
Une fois lacide azotique dilueacute obtenu on peut concenshy
trer celui-ci par les moyens ordinaires si lon a en vue la
fabrication de cet acide ou bien on le met en contact avec du carbonate de chaux pour former du nitrate de chaux La solution eacutetendue de nitrate de chaux ainsi obtenue est concentreacutee au moyen de la vapeur produite par les gaz chauds venant des fours agrave oxyde dazote puis concasseacutee et mise en tonneaux Cest le proceacutedeacute employeacute en grand agrave Nottoden ougrave lon fabrique ainsi le nitrate do Norvegravege agrave 13 bdquo dazote
Iiu i mdash C m le du lralsherg indishyquant lemplacement des usines ltbullbull-neacuteralrices de Svnlglos el de lijukan
de la fabrique de Notodden
La Badischo Anilin und Soda Feibrilt a formeacute un consorshytium avec deux autres socieacuteteacutes allemandes la Flberfelder Farbenfabrih et la Allgemoine Gesellschaff fur Anilin fa-bi ihaion de Berlin ainsi quavec la Socieacuteteacute norveacutegienne de lAzotedo Notodden en vue de lexploitation des chutes de la Norvegravege pour la fabrication des nitrates Ce consorshytium constitueacute eu vue dempecirccher la concurrence sur le marcheacute du nitrate exploite actuellement le proceacutedeacute Birko-Jand et Eyde concurremment avec le proceacutedeacute Schœnherr mais dans quelque temps lorsque lexpeacuterience aura suffishysamment montreacute lequel de ces deux proceacutedeacutes est le plus avantageux cest ce proceacutedeacute seul qui sera employeacute
Le consortium preacuteciteacute a creacuteeacute trois socieacuteteacutes filiales la Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces pour la production de leacutenergie eacutelectrique la Socieacuteteacute norveacutegienne des l sines ni (ratiegraveres pour la fabrication des produits azoteacutes et la Socieacuteteacute norveacutegienne de Transports chargeacutee deacutetablir une voie de communication entre les usines et Skien La disshytance entre ces deux points est de 138 kmenviron Elle est franchie au moyen dune premiegravere ligne de chemin de fer de 10 km aboutissant au lac Tinnsjo dun service de ferry-boats traversant ce lac dans sa longueur (31 km) dune seconde ligne de chemin de fer de 31 km aboushytissant agrave Notodden sur le lac dHitterdal et enfin dune ligne de bateaux reacuteunissant Notodden agrave Skien (00 km)
Ces lignes de chemin de fer et de bateaux sont entreacutees en exploitation depuis le mois dAoucirct 1909 Bien que leur objet principal soit deffectuer les transports de matiegraveres premiegraveres et de produits fabriqueacutes pour la Socieacuteteacute de lAzote et ses filiales elles assurent aussi le service publiicirc des voyageurs et des marchandises
La Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces ameacutenage actuellement les ceacutelegravebres chutes du Rjukan Ces chutes dont la hauteur totale est de 5G0 megravetres seront utiliseacutees en deux eacutetages agrave peu pregraves eacutegaux C o m m e le deacutebit est de 40 m 3 la puissance
LA HOUILLE BLANCHE Ndeg 3
totale sera de 225000 chevaux La premiegravere chute que Ton
compte mettre en marche au deacutebut de 1911 contiendra dix
groupes eacutelectrogegravenes de 14000 chevaux chacun Celte
Socieacuteteacute sest en outre assureacute la proprieacuteteacute des chutes de
Matre (89 000 IIP) et de Tyn (78000 HP) de sorte que agrave un
moment donneacute elle pourra disposer en Norvegravege de 4O00O0
chevaux pour la fabrication des nitrates
Dautre part la Badische Anilin a demandeacute la conshy
cession des chutes de lAlz dans la Haute-Baviegravere de
50000 chevaux pour exploiter son proceacutedeacute en Al lemagne ()
Si lindustrie des nitrates a besoin de forces eacutenormes agrave
bon marcheacute agrave cause du faible rendement thermique des
fours eacutelectriques elle na pas par contre agrave sinquieacuteter de
la matiegravere premiegravere car la mine agrave laquelle elle sapprovishy
sionne est aussi ineacutepuisable que peu coucircteuse
P PIERRON Docteur ra-Seience Professeur agrave linstitut de Chimie de Lyon
AMENAGEMENT DES CHUTES CALCUL D U D I A M E T R E ECONOMIQUE D E S CONDUITES FORCEacuteES
Le calcul des conduites (orceacutees preacutesente une grande
importance dans leacutetablissement des projets dusines
hydrauliques Cette importance est dautant plus grande
que la chute est plus haute et la conduite plus longue On
constate souvent dans ce cas que la deacutepense engageacutee par
lachat des conduites est larticle le plus eacuteleveacute du devis
dameacutenagement Il importe donc de serrer ce calcul de
tregraves pregraves et de choisir le diamegravetre qui conduit agrave la solushy
tion la plus eacuteconomique
Le plus souvent cependant on se fixe plus ou moins
arbitrairement la valeur de la perte de charge ou de la
vitesse agrave reacutealiser et on en deacuteduit le diamegravetre au moyen des
formules connues (Darcy Leacutevy Flamant etc) Il est de
toute eacutevidence que cette meacutethode preacutesente une grande part
darbitraire de sorte quelle ne conduit quexceptionnelleshy
ment agrave la solution la plus eacuteconomique On voit en effet
quune diminution de diamegravetre restreint sensiblement les
frais deacutetablissement et par suite les charges annuelles
dinteacuterecirct et damortissement mais c o m m e elle correspond
agrave une diminution de la puissance disponible on peut preacuteshy
voir quil doit exister une combinaison du diamegravetre et de
la vitesse plus eacuteconomique que toutes les autres Cest preacuteshy
ciseacutement cette combinaison que nous nous proposons de
deacuteterminer
Nous chercherons dabord agrave exprimer le poids moyen du
megravetre lineacuteaire de tuyau en fonction du diamegravetre D et de la
hauteur de chute
On sait que pour un diamegravetre donneacute leacutepaisseur croicirct
proportionnellement agrave la charge et que pour une charge
donneacutee elle augmente proportionnellement au diamegravetre Il
reacutesulte de lagrave que le poids moyen du megravetre lineacuteaire est une
fonction parabolique de la forme
pgtbdquo h I Jgt- il)
k eacutetant un coefficient numeacuterique qui deacutepend agrave la fois du
faux de travail admis pour le meacutetal du poids speacutecifique du
(bull) Le deacutebit deacuteriveacute serait de 00 m s el la chute aurait environ 100 m de hauteur ia puissance maxima serait ainsi de 0 0 0 0 0 chevaux C o m m e le deacutebit deacutetiage tombe agrave 2 0 m-5 on se propose de creacuteer un reacuteservoir important en utilisant te lac Chiemsee
tuyau de la largeur des recouvrements et de limportance
des brides dassemblage
Pour les tuyaux en acier couramment employeacutes et pour
un taux de travail de 7 kg par mm 2 on a sensiblement
II rr | 3
Si L est la longueur de la conduite son poids total sera donc
p -_ 13 lin L (2)
(Cette formule suppose implicitement que linclinaison de
la conduite est uniforme condition agrave peu pregraves reacutealiseacutee dans
la plupart des installations)
Recherche de la solution la plus eacuteconomique --Soit N le nombre dheures de fonctionnement preacutevu par
anneacutee La puissance recueillie sera par an en chevaux-
heure r- N P
P eacutetant la puissance moyenne en chevaux disponible aux
bornes de lusfne
Soit v le prix de vente du cheval an aux bornes de lusine
La recette annuelle sera donc
R mdash v N P (3)
Quant aux deacutepenses elles comprennent
1deg Une partie fixe Af indeacutependante de la conduite forceacutee
(inteacuterecircts et amortissements du reste de linstallation)
2deg Une partie variable X provenant de linteacuterecirct et de
lamortissement de la conduite
Si nous appelons f le prix en francs de la tonne dacier
et t le taux damortissement et dinteacuterecirct par franc cette
partie variable aura pour expression
X = alP (4)
en posant a 13 H L tf (5)
et la deacutepense annuelle sera
M + X = M f L 3 lgti L i f
Les beacuteneacutefices annuels seront donc
B = r NP- mdash (M + i3H B L t f) (fii-
La solution la plus eacuteconomique sera eacutevidemment celle
qui rendra maxima ces beacuteneacutefices
Nous appellerons q le deacutebit moyen en megravetres cubes h la
perte de charge brute p le rendement global de lusine
seule
Lexpression de la puissance moyenne sera alors
1000
ii) Q (H-Ii)o
Nous pourrons en premiegravere approximation tout au
moins poser p mdash 075 ce qui nous conduit agrave la forme simple
bien connue 10 Q Il-h) (71
Il nous reste agrave exprimer h en fonction des donneacutees preacuteshy
ceacutedemment admises Nous nous servirons pour cela de la
relation suivante qui donne la perte de charge 7 par megravetre
de tuvau
- 010243 ^
Cette relation eacutequivaut agrave la formule monocircme
5 1(3
D 03 y f
laquo)
MA us LA HOUILLE BLANCHE
les objections que lon a formeacutees contre les nitritcs alcalins
qui sont plus riches en azote que les nitrates ne reposant
sur aucun fondement Toutefois lemploi de la soude sinshy
terdit agrave cause de son prix et dautre part celui de la
chaux exclut les tours dabsorption agrave ruissellement dont
on se sert habituellement car leurs espaces vides seraient
rapidement obstrueacutes On a cependant reacuteussi agrave employer la
chaux on prenant certaines preacutecautions speacuteciales Cest
ainsi que M Schlœsing a fait breveter un proceacutedeacute de fixashy
tion agrave chaud des gaz nitreux par des briquettes de chaux
calcineacutee dans lesquelles le nifrite se transforme de lui-
mecircme en nitrate
on pourrait aussi transformer en nitrite tout loxyde
dazote formeacute en laissant de loxyde dazote non transforshy
meacute dans le peroxyde dazote mais cette tranformation ne
serait pas avantageuse car la consommation mondiale
dos nitrites est assez faible et 12000 chevaux y suffiraient
agrave eux seuls
Fin 4 mdash Vue rie la salle des fours de 000 H P de lusine
de Ghristifinsand
Le peroxyde dazote mis en contact avec de leau se
transforme de lui-mecircme en acide azotique eacutetendu dune
teneur infeacuterieure agrave 40 gtbdquo mais il se reforme en m ocirc m e
temps de loxyde dazote Avec adjonction dacide sulfu-
rique la reacuteaction se fait rapidement il se forme de lacide
azotique et de lacide nitrosylsulfurique malheureusement
on nest pas encore en eacutetat de reacutecupeacuterer les gaz nitreux de
cet acide dont lemploi est agrave peu pregraves nul On peut encore
transformer le peroxyde dazote en acide nitrique sans
retour agrave loxyde dazote par lemploi de lozone mais ce
proceacutedeacute na pas encore reccedilu la conseacutecration do la pratique
industrielle
Une fois lacide azotique dilueacute obtenu on peut concenshy
trer celui-ci par les moyens ordinaires si lon a en vue la
fabrication de cet acide ou bien on le met en contact avec du carbonate de chaux pour former du nitrate de chaux La solution eacutetendue de nitrate de chaux ainsi obtenue est concentreacutee au moyen de la vapeur produite par les gaz chauds venant des fours agrave oxyde dazote puis concasseacutee et mise en tonneaux Cest le proceacutedeacute employeacute en grand agrave Nottoden ougrave lon fabrique ainsi le nitrate do Norvegravege agrave 13 bdquo dazote
Iiu i mdash C m le du lralsherg indishyquant lemplacement des usines ltbullbull-neacuteralrices de Svnlglos el de lijukan
de la fabrique de Notodden
La Badischo Anilin und Soda Feibrilt a formeacute un consorshytium avec deux autres socieacuteteacutes allemandes la Flberfelder Farbenfabrih et la Allgemoine Gesellschaff fur Anilin fa-bi ihaion de Berlin ainsi quavec la Socieacuteteacute norveacutegienne de lAzotedo Notodden en vue de lexploitation des chutes de la Norvegravege pour la fabrication des nitrates Ce consorshytium constitueacute eu vue dempecirccher la concurrence sur le marcheacute du nitrate exploite actuellement le proceacutedeacute Birko-Jand et Eyde concurremment avec le proceacutedeacute Schœnherr mais dans quelque temps lorsque lexpeacuterience aura suffishysamment montreacute lequel de ces deux proceacutedeacutes est le plus avantageux cest ce proceacutedeacute seul qui sera employeacute
Le consortium preacuteciteacute a creacuteeacute trois socieacuteteacutes filiales la Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces pour la production de leacutenergie eacutelectrique la Socieacuteteacute norveacutegienne des l sines ni (ratiegraveres pour la fabrication des produits azoteacutes et la Socieacuteteacute norveacutegienne de Transports chargeacutee deacutetablir une voie de communication entre les usines et Skien La disshytance entre ces deux points est de 138 kmenviron Elle est franchie au moyen dune premiegravere ligne de chemin de fer de 10 km aboutissant au lac Tinnsjo dun service de ferry-boats traversant ce lac dans sa longueur (31 km) dune seconde ligne de chemin de fer de 31 km aboushytissant agrave Notodden sur le lac dHitterdal et enfin dune ligne de bateaux reacuteunissant Notodden agrave Skien (00 km)
Ces lignes de chemin de fer et de bateaux sont entreacutees en exploitation depuis le mois dAoucirct 1909 Bien que leur objet principal soit deffectuer les transports de matiegraveres premiegraveres et de produits fabriqueacutes pour la Socieacuteteacute de lAzote et ses filiales elles assurent aussi le service publiicirc des voyageurs et des marchandises
La Socieacuteteacute norveacutegienne de Forces ameacutenage actuellement les ceacutelegravebres chutes du Rjukan Ces chutes dont la hauteur totale est de 5G0 megravetres seront utiliseacutees en deux eacutetages agrave peu pregraves eacutegaux C o m m e le deacutebit est de 40 m 3 la puissance
LA HOUILLE BLANCHE Ndeg 3
totale sera de 225000 chevaux La premiegravere chute que Ton
compte mettre en marche au deacutebut de 1911 contiendra dix
groupes eacutelectrogegravenes de 14000 chevaux chacun Celte
Socieacuteteacute sest en outre assureacute la proprieacuteteacute des chutes de
Matre (89 000 IIP) et de Tyn (78000 HP) de sorte que agrave un
moment donneacute elle pourra disposer en Norvegravege de 4O00O0
chevaux pour la fabrication des nitrates
Dautre part la Badische Anilin a demandeacute la conshy
cession des chutes de lAlz dans la Haute-Baviegravere de
50000 chevaux pour exploiter son proceacutedeacute en Al lemagne ()
Si lindustrie des nitrates a besoin de forces eacutenormes agrave
bon marcheacute agrave cause du faible rendement thermique des
fours eacutelectriques elle na pas par contre agrave sinquieacuteter de
la matiegravere premiegravere car la mine agrave laquelle elle sapprovishy
sionne est aussi ineacutepuisable que peu coucircteuse
P PIERRON Docteur ra-Seience Professeur agrave linstitut de Chimie de Lyon
AMENAGEMENT DES CHUTES CALCUL D U D I A M E T R E ECONOMIQUE D E S CONDUITES FORCEacuteES
Le calcul des conduites (orceacutees preacutesente une grande
importance dans leacutetablissement des projets dusines
hydrauliques Cette importance est dautant plus grande
que la chute est plus haute et la conduite plus longue On
constate souvent dans ce cas que la deacutepense engageacutee par
lachat des conduites est larticle le plus eacuteleveacute du devis
dameacutenagement Il importe donc de serrer ce calcul de
tregraves pregraves et de choisir le diamegravetre qui conduit agrave la solushy
tion la plus eacuteconomique
Le plus souvent cependant on se fixe plus ou moins
arbitrairement la valeur de la perte de charge ou de la
vitesse agrave reacutealiser et on en deacuteduit le diamegravetre au moyen des
formules connues (Darcy Leacutevy Flamant etc) Il est de
toute eacutevidence que cette meacutethode preacutesente une grande part
darbitraire de sorte quelle ne conduit quexceptionnelleshy
ment agrave la solution la plus eacuteconomique On voit en effet
quune diminution de diamegravetre restreint sensiblement les
frais deacutetablissement et par suite les charges annuelles
dinteacuterecirct et damortissement mais c o m m e elle correspond
agrave une diminution de la puissance disponible on peut preacuteshy
voir quil doit exister une combinaison du diamegravetre et de
la vitesse plus eacuteconomique que toutes les autres Cest preacuteshy
ciseacutement cette combinaison que nous nous proposons de
deacuteterminer
Nous chercherons dabord agrave exprimer le poids moyen du
megravetre lineacuteaire de tuyau en fonction du diamegravetre D et de la
hauteur de chute
On sait que pour un diamegravetre donneacute leacutepaisseur croicirct
proportionnellement agrave la charge et que pour une charge
donneacutee elle augmente proportionnellement au diamegravetre Il
reacutesulte de lagrave que le poids moyen du megravetre lineacuteaire est une
fonction parabolique de la forme
pgtbdquo h I Jgt- il)
k eacutetant un coefficient numeacuterique qui deacutepend agrave la fois du
faux de travail admis pour le meacutetal du poids speacutecifique du
(bull) Le deacutebit deacuteriveacute serait de 00 m s el la chute aurait environ 100 m de hauteur ia puissance maxima serait ainsi de 0 0 0 0 0 chevaux C o m m e le deacutebit deacutetiage tombe agrave 2 0 m-5 on se propose de creacuteer un reacuteservoir important en utilisant te lac Chiemsee
tuyau de la largeur des recouvrements et de limportance
des brides dassemblage
Pour les tuyaux en acier couramment employeacutes et pour
un taux de travail de 7 kg par mm 2 on a sensiblement
II rr | 3
Si L est la longueur de la conduite son poids total sera donc
p -_ 13 lin L (2)
(Cette formule suppose implicitement que linclinaison de
la conduite est uniforme condition agrave peu pregraves reacutealiseacutee dans
la plupart des installations)
Recherche de la solution la plus eacuteconomique --Soit N le nombre dheures de fonctionnement preacutevu par
anneacutee La puissance recueillie sera par an en chevaux-
heure r- N P
P eacutetant la puissance moyenne en chevaux disponible aux
bornes de lusfne
Soit v le prix de vente du cheval an aux bornes de lusine
La recette annuelle sera donc
R mdash v N P (3)
Quant aux deacutepenses elles comprennent
1deg Une partie fixe Af indeacutependante de la conduite forceacutee
(inteacuterecircts et amortissements du reste de linstallation)
2deg Une partie variable X provenant de linteacuterecirct et de
lamortissement de la conduite
Si nous appelons f le prix en francs de la tonne dacier
et t le taux damortissement et dinteacuterecirct par franc cette
partie variable aura pour expression
X = alP (4)
en posant a 13 H L tf (5)
et la deacutepense annuelle sera
M + X = M f L 3 lgti L i f
Les beacuteneacutefices annuels seront donc
B = r NP- mdash (M + i3H B L t f) (fii-
La solution la plus eacuteconomique sera eacutevidemment celle
qui rendra maxima ces beacuteneacutefices
Nous appellerons q le deacutebit moyen en megravetres cubes h la
perte de charge brute p le rendement global de lusine
seule
Lexpression de la puissance moyenne sera alors
1000
ii) Q (H-Ii)o
Nous pourrons en premiegravere approximation tout au
moins poser p mdash 075 ce qui nous conduit agrave la forme simple
bien connue 10 Q Il-h) (71
Il nous reste agrave exprimer h en fonction des donneacutees preacuteshy
ceacutedemment admises Nous nous servirons pour cela de la
relation suivante qui donne la perte de charge 7 par megravetre
de tuvau
- 010243 ^
Cette relation eacutequivaut agrave la formule monocircme
5 1(3
D 03 y f
laquo)
LA HOUILLE BLANCHE Ndeg 3
totale sera de 225000 chevaux La premiegravere chute que Ton
compte mettre en marche au deacutebut de 1911 contiendra dix
groupes eacutelectrogegravenes de 14000 chevaux chacun Celte
Socieacuteteacute sest en outre assureacute la proprieacuteteacute des chutes de
Matre (89 000 IIP) et de Tyn (78000 HP) de sorte que agrave un
moment donneacute elle pourra disposer en Norvegravege de 4O00O0
chevaux pour la fabrication des nitrates
Dautre part la Badische Anilin a demandeacute la conshy
cession des chutes de lAlz dans la Haute-Baviegravere de
50000 chevaux pour exploiter son proceacutedeacute en Al lemagne ()
Si lindustrie des nitrates a besoin de forces eacutenormes agrave
bon marcheacute agrave cause du faible rendement thermique des
fours eacutelectriques elle na pas par contre agrave sinquieacuteter de
la matiegravere premiegravere car la mine agrave laquelle elle sapprovishy
sionne est aussi ineacutepuisable que peu coucircteuse
P PIERRON Docteur ra-Seience Professeur agrave linstitut de Chimie de Lyon
AMENAGEMENT DES CHUTES CALCUL D U D I A M E T R E ECONOMIQUE D E S CONDUITES FORCEacuteES
Le calcul des conduites (orceacutees preacutesente une grande
importance dans leacutetablissement des projets dusines
hydrauliques Cette importance est dautant plus grande
que la chute est plus haute et la conduite plus longue On
constate souvent dans ce cas que la deacutepense engageacutee par
lachat des conduites est larticle le plus eacuteleveacute du devis
dameacutenagement Il importe donc de serrer ce calcul de
tregraves pregraves et de choisir le diamegravetre qui conduit agrave la solushy
tion la plus eacuteconomique
Le plus souvent cependant on se fixe plus ou moins
arbitrairement la valeur de la perte de charge ou de la
vitesse agrave reacutealiser et on en deacuteduit le diamegravetre au moyen des
formules connues (Darcy Leacutevy Flamant etc) Il est de
toute eacutevidence que cette meacutethode preacutesente une grande part
darbitraire de sorte quelle ne conduit quexceptionnelleshy
ment agrave la solution la plus eacuteconomique On voit en effet
quune diminution de diamegravetre restreint sensiblement les
frais deacutetablissement et par suite les charges annuelles
dinteacuterecirct et damortissement mais c o m m e elle correspond
agrave une diminution de la puissance disponible on peut preacuteshy
voir quil doit exister une combinaison du diamegravetre et de
la vitesse plus eacuteconomique que toutes les autres Cest preacuteshy
ciseacutement cette combinaison que nous nous proposons de
deacuteterminer
Nous chercherons dabord agrave exprimer le poids moyen du
megravetre lineacuteaire de tuyau en fonction du diamegravetre D et de la
hauteur de chute
On sait que pour un diamegravetre donneacute leacutepaisseur croicirct
proportionnellement agrave la charge et que pour une charge
donneacutee elle augmente proportionnellement au diamegravetre Il
reacutesulte de lagrave que le poids moyen du megravetre lineacuteaire est une
fonction parabolique de la forme
pgtbdquo h I Jgt- il)
k eacutetant un coefficient numeacuterique qui deacutepend agrave la fois du
faux de travail admis pour le meacutetal du poids speacutecifique du
(bull) Le deacutebit deacuteriveacute serait de 00 m s el la chute aurait environ 100 m de hauteur ia puissance maxima serait ainsi de 0 0 0 0 0 chevaux C o m m e le deacutebit deacutetiage tombe agrave 2 0 m-5 on se propose de creacuteer un reacuteservoir important en utilisant te lac Chiemsee
tuyau de la largeur des recouvrements et de limportance
des brides dassemblage
Pour les tuyaux en acier couramment employeacutes et pour
un taux de travail de 7 kg par mm 2 on a sensiblement
II rr | 3
Si L est la longueur de la conduite son poids total sera donc
p -_ 13 lin L (2)
(Cette formule suppose implicitement que linclinaison de
la conduite est uniforme condition agrave peu pregraves reacutealiseacutee dans
la plupart des installations)
Recherche de la solution la plus eacuteconomique --Soit N le nombre dheures de fonctionnement preacutevu par
anneacutee La puissance recueillie sera par an en chevaux-
heure r- N P
P eacutetant la puissance moyenne en chevaux disponible aux
bornes de lusfne
Soit v le prix de vente du cheval an aux bornes de lusine
La recette annuelle sera donc
R mdash v N P (3)
Quant aux deacutepenses elles comprennent
1deg Une partie fixe Af indeacutependante de la conduite forceacutee
(inteacuterecircts et amortissements du reste de linstallation)
2deg Une partie variable X provenant de linteacuterecirct et de
lamortissement de la conduite
Si nous appelons f le prix en francs de la tonne dacier
et t le taux damortissement et dinteacuterecirct par franc cette
partie variable aura pour expression
X = alP (4)
en posant a 13 H L tf (5)
et la deacutepense annuelle sera
M + X = M f L 3 lgti L i f
Les beacuteneacutefices annuels seront donc
B = r NP- mdash (M + i3H B L t f) (fii-
La solution la plus eacuteconomique sera eacutevidemment celle
qui rendra maxima ces beacuteneacutefices
Nous appellerons q le deacutebit moyen en megravetres cubes h la
perte de charge brute p le rendement global de lusine
seule
Lexpression de la puissance moyenne sera alors
1000
ii) Q (H-Ii)o
Nous pourrons en premiegravere approximation tout au
moins poser p mdash 075 ce qui nous conduit agrave la forme simple
bien connue 10 Q Il-h) (71
Il nous reste agrave exprimer h en fonction des donneacutees preacuteshy
ceacutedemment admises Nous nous servirons pour cela de la
relation suivante qui donne la perte de charge 7 par megravetre
de tuvau
- 010243 ^
Cette relation eacutequivaut agrave la formule monocircme
5 1(3
D 03 y f
laquo)