Etude de comportement thermohydraulique de pulvérisations liquides sous l'effet d'un rayonnement infrarouge : application à la protection incendie par rideau d'eau

par Hugues Pretrel

Thèse de doctorat en Thermique et Energétique

Sous la direction de Jean-François Sacadura.


  • Résumé

    Ce travail présente une étude théorique et expérimentale du comportement thermo-hydraulique et radiatif d'un écoulement vertical de gouttelettes d'eau (rideau d'eau) soumis, sur une face, à un rayonnement infrarouge. Cette recherche entre dans le cadre du développement de techniques de protection contre les rayonnements d'incendies dont une des applications est la protection de réservoirs de stockage de gaz liquide par rideaux d'eau. Les objectifs sont l'étude phénoménologique du comportement radiatif d'un rideau d'eau et l'élaboration d'un modèle numérique d'ingénierie permettant de déterminer les performances d'atténuation d'un rayonnement d'incendie. L'étude phénoménologique est abordée par la description théorique du comportement d'une gouttelette d'eau soumise à un rayonnement thermique, étendue ensuite à un milieu de gouttelettes en utilisant le modèle de transfert radiatif à deux flux. La contribution de la vapeur d'eau, présente dans le rideau d'eau, sur les performances d'atténuation est étudiée. L'étude des transferts hydrodynamiques (échanges de quantité de mouvement) et thermiques (convection et évaporation) entre une goutte et la phase gaz est abordée. L'approche théorique conduit à l'élaboration d'un modèle de simulation mono-dimensionnel d'un rideau d'eau comme écran radiatif. Une étude expérimentale est menée afin de d'étudier le comportement hydrodynamique du rideau d'eau et ses performances d'atténuation. Les mesures hydrodynamiques sont effectuées par anémométrie laser, et les performances d'atténuation (mesure de transmittance totale) par des sondes fluxmètres. Ces résultats montrent le potentiel significatif des rideaux d'eau pour l'atténuation du rayonnement.

  • Titre traduit

    = Thermohydraulic behavior of liquid spray submitted to infrared radiation : Application to the attenuation of fire radiation with water curtain


  • Résumé

    A theoretical and experimental study of the attenuation performance of a water spray curtain subjected to thermal radiation on one side is presented. The spray curtain is a two-phase flow consisting of a gas phase and a droplet phase produced by an array of nozzles; both phases flow vertically downward. The thermal radiation ranges from the short to the medium infra-red spectrum. Such a droplet barrier is intended to produce sufficient radiative shielding to protect industrial storage tanks against accidental fires. The theoretical approach presents a description of the behavior of a single water droplet submitted to thermal radiation. This description is extended to the behavior of droplet medium using two flux models. The contribution of the gas phase is also analyzed. Hydrodynamic transfer (momenturn exchange) and heat and mass transfers {convection and evaporation) between the droplets and the gas are investigated. The theoretical approach leads to the development of numerical model simulating the thermohydraulic behavior of a water curtain. An experimental program carried out in the Water-Spray-Facility of the von Karman Institute is performed. The hydrodynamic behavior is measured with Phase Doppler Laser Anemometer and the attenuation performance (Total transrnittance) with fluxmeters. Results show the significant efficiency of water spray curtain to attenuate thermal radiation. Conclusions focus on practical guidelines for the design of water curtains as safety equipment

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Informations

  • Détails : 1 vol. (280 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2184)
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