Fundamental aspects of the flame propagation in air-dust mixtures
Aspects fondamentaux de la propagation de flamme dans les mélanges air-poussière
Résumé
The history of the development of the process industry has been punctuated by a number of hazardous explosions, sometimes very severe. A few of them are still in the memory and have certainly contributed to the birth of safety engineering. It has been known for more than a century that combustible dusts suspended in air have been partially responsible for such explosions but unlike gas explosions, the available knowledge and practices still seem to contain a significant part of empiricism. The work summarised in this article is an attempt to contribute to a better understanding of the explosion mechanisms of dust clouds. The core of the discussion pertains to basic flame propagation mechanisms. It has been discovered over two decades that for a number of combustible particles, the combustion processes in the flame show strong similarities to those of premixed gaseous flames. In particular, the propagation is driven by heat transfer through thermal conduction. However, for a class of particles, such as metal dust, thermal radiation may be strongly at work as well, modifying very significantly the propagation mechanisms in a way that has received little attention until now. This may appear as a burning question in the emerging world of“nanoparticles”, since the smaller the particles the larger this influence…
L’histoire de l’industrialisation est ponctuée de nombreuses explosions de poussières accidentelles dont la fréquence et la sévérité se sont accrues en proportion du développement de l’industrie manufacturière. Tout d’abord restreint au seul secteur minier, ce type d’accident s’est « propagé » à tous les secteurs de l’industrie : aujourd’hui, on admet assez facilement qu’il se produit une explosion de poussières par jour dans chaque pays industrialisé. Certaines explosions de poussières ont marqué les mémoires comme celle, dévastatrice, de l’installation de stockage céréalière de Blaye en 1997. Il est probable que l’ampleur des dégâts de ce type d’accident, associée à une plus forte demande sociale de sécurité, ait favorisé l’émergence d’une ingénierie de la sécurité dans laquelle la lutte contre l’explosion de poussières apparaît en bonne place. Les effets d’une explosion (éclatement, projection de débris, émission d’une onde de pression aérienne…) sont la conséquence de la propagation d’une flamme autonome dans un nuage explosif qui transforme sur son passage des réactifs froids en produits de combustion chauds. L’expansion volumique associée est responsable de l’augmentation de pression. On parle d’explosion de poussières lorsque le mélange réactif est une suspension de particules combustibles dans l’air. En matière de sécurité, la compréhension de la manière dont la flamme se propage est une question centrale
Domaines
Ingénierie de l'environnement
Origine : Publication financée par une institution
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