Constante KSt
Définition
Caractéristique spécifique des poussières et de la méthode d’essai, établie par calcul selon la loi cubique. Sa valeur est égale à la valeur maximale de la vitesse de montée en pression dans un récipient de 1 m3, dans les conditions d’essai spécifiées par les documents VDI 3673 feuillet 1 et VDI 2263 feuillet 1 ainsi que par la norme ISO 6184/1.
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 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 étudiées 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 séparant 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.
Un délai de 0,6 s est adopté par convention pour tous les essais. Une réduction du délai d’amorçage à des valeurs inférieures à 0,6 s se traduit par une augmentation de la vitesse de montée en pression.
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 vitesses maximales de montée en pression 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 vitesse maximale de montée en pression étant établie en faisant la moyenne des valeurs maximales des trois séries.
La loi cubique (dp/dt)max·V1/3 = const = KSt
permet de calculer la valeur KSt (en fonction du volume) à partir de la vitesse maximale de montée en pression.
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
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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