Pression maximale d’explosion p_max

Définition

Pression maximale mesurée, dans des conditions d’essai spécifiées, à l’intérieur d’un récipient fermé lors d’une explosion de poussière en mélange avec l’air.

Méthode de détermination

Des valeurs fiables sont obtenues, pour cette caractéristique d’explosivité des poussières, lors d’essais réalisés dans un récipient de forme proche de la sphère et de volume ³ 20 l. Les valeurs indiquées ici résultent d’essais en récipient de 1 m³ et/ou en sphère de 20 l.

Pour les essais en récipient de 1 m³, les poussières sont placées dans un réservoir (V=5 l) extérieur à l’enceinte où se déroule d’explosion. La dispersion des poussières dans l’enceinte est généralement assurée au moyen d’un tube perforé de 3/4" de forme semi-circulaire, fixé le long de la paroi intérieure de l’enceinte. Les 20 ou 13 orifices du tube ont un diamètre de 5 ou 6 mm. De l’air comprimé (surpression de 20 bars) introduit dans le réservoir contenant les poussières provoque l’ouverture d’une capsule ou d’une vanne électropneumatique assurant une dispersion rapide de la poussière dans le récipient, afin qu’au moment de l’inflammation, le récipient contienne un mélange air/poussières suffisamment homogène à la concentration voulue.

Le délai d’amorçage, c’est-à-dire le temps écoulé entre le début de l’introduction des poussières dans l’enceinte et le déclenchement de la source d’inflammation, est fixé de façon à obtenir un degré de turbulence donné au moment de l’inflammation. Une turbulence est nécessaire pour maintenir les poussières en suspension, mais elle influe sur le déroulement de l’explosion. Plus le délai est court, plus la turbulence est élevée, ce qui se traduit par une augmentation de la vitesse maximale de montée en pression et de la pression maximale d’explosion. Toutefois, celle-ci tend vers un maximum qui se trouve être atteint pratiquement au moment où les poussières sont totalement éjectées du réservoir, soit dans un délai de 0,6 s. Un délai de 0,6 s est donc adopté par convention pour tous les essais.

L’inflammation du mélange air/poussières est déclenchée au centre de l’enceinte. La source d’inflammation est généralement constituée de deux détonateurs chimiques totalisant une énergie de 10 000 J. Deux capteurs fixés sur la paroi de l’enceinte enregistrent la pression en fonction du temps pendant l’explosion.

Une série d’essais est réalisée en faisant varier la concentration de poussières dans un large domaine et en mesurant les vitesses de montée en pression correspondantes. A partir d’une valeur de 500 g/m³, la concentration est augmentée par paliers de 250 g/m³ ou diminuée de moitié, de proche en proche, jusqu’à ce que les pressions maximales d’explosion soient établies.

Pour les essais en sphère de 20 l, la méthode et la conception de l’appareillage sont identiques, dans le principe, à celles décrites pour le récipient de 1 m³. Les conditions aux limites sont définies de telle sorte que les résultats soient comparables aux valeurs obtenues dans le récipient de 1 m³.

Outre la taille de l’enceinte, les principales différences résident dans la nécessité de réaliser un vide partiel dans la sphère avant de procéder aux essais (de telle sorte qu’après l’introduction des poussières, l’intérieur de la sphère soit à la pression atmosphérique), et dans le délai d’amorçage, qui n’est que de 0,06 s. De plus, l’ensemble du domaine de concentrations est couvert en trois séries d’essais, la pression maximale d’explosion étant établie en faisant la moyenne des valeurs maximales des trois séries.

La source d’inflammation est la même que dans le récipient de 1 m³, à savoir deux détonateurs chimiques totalisant une énergie de 10 000 J.

Remarques sur les valeurs indiquées

Pour le dimensionnement de la résistance des récipients, il est d’usage de raisonner en termes de surpression. On a donc choisi d’indiquer la surpression maximale d’explosion p_max .

La mention « p.i. » (pas d’inflammation) indique que les poussières considérées ne sont pas explosibles dans l’état étudié. L’extrapolation de ce résultat, notamment à des poussières plus fines ou plus sèches, ne peut pas être admise.

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