Etude experimentale et modelisation de la degradation thermique/vaporisation de composes associes au risque d'incendie dans les installations industrielles

par Yves Armand

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Christian Vovelle.

Soutenue en 1995

à Orléans .

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  • Résumé

    L'amelioration de la securite dans le domaine de l'incendie repose sur le developpement de codes de calcul de l'evolution des parametres principaux: temperatures, flux thermiques, debits de gaz. La fiabilite de ces codes est fonction du degre de connaissance de chaque composante du couplage energie-matiere qui regit le processus global. Ce travail a pour objectif l'etablissement de modeles permettant d'evaluer le debit de gaz liberes par un compose solide ou liquide soumis a un flux thermique defini. Une premiere phase a porte sur la determination experimentale de ce debit pour une serie de compose representatifs de comportements types. Un dispositif experimental adapte a ete specialement construit. Les conditions d'echauffement des echantillons (flux radiatif maximal de six watts par centimetre carre) sont representatives des premieres etapes de developpement d'un incendie reel. Quatre groupes de composes ont ete etudies: des solides dont la degradation thermique s'effectue selon une gazeification complete. Le polymethylmethacrylate (pmma) a ete choisi comme materiau representatif. Les resultats experimentaux (evolution de la temperature, debit de pyrolyse) sont bien reproduits par un modele de conduction de chaleur associe a une equation cinetique de pyrolyse locale. Des liquides qui conservent pendant toute la phase de vaporisation une temperature de surface constante et egale a la temperature d'ebullition. Le modele le plus simple calcule le debit de vaporisation a partir du flux de chaleur incident et du flux transmis par conduction. L'etude experimentale a montre que ce modele simple n'est generalement pas satisfaisant et que d'autres phenomenes: l'absorption du flux en profondeur et l'influence du creuset doivent etre prise en compte. Des liquides dont la temperature d'ebullition est suffisamment elevee pour qu'une pyrolyse du liquide precede la vaporisation. Leur comportement est alors proche de celui du premier groupe de composes. Des solides dont la degradation thermique en atmosphere inerte s'accompagne de la formation d'un residu charbonneux. Le bois et le polyurethane sont representatifs de ce comportement. Le residu exerce un effet protecteur par une augmentation des pertes en surface et par suite du flux entrant dans le materiau. L'introduction dans le modele d'une equation cinetique produisant un residu inerte permet de predire avec une bonne precision l'evolution du debit de pyrolyse


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  • Détails : 292 P.
  • Annexes : 73 REF.

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