La selection d'un pare-flammes de pipeline approprie pendant la phase de developpement d'une flamme localisee doit etre basee sur la vitesse et la pression de la flamme, ainsi que sur l'intensite attendue de la flamme dans le pipeline. a traversDes etudes sur la propagation de la flamme dans les tuyaux ont montre que si le tuyau est suffisamment long, brule assez vite et possede suffisamment d'energie, la flamme passera par sept etapes ou periodes differentes.

Lorsque la flamme se propage le long du tuyau infiniment long, la vitesse et la pression en chaque point de la flamme sont representees sur la figure 10. Il convient de noter que des pics de pression instantanes peuvent etre provoques parDes manometres a reponse rapide places a chaque point sont affiches. Les etapes traversees par une flamme, a partir du point d'allumage, sont marquees A-F.

Figure 10 : La source d'inflammation se trouve dans une section fermee d'un long tuyau, et la pression et la vitesse en chaque point de la tete de flamme sont schematiques.

deflagration a basse pression

Tant que la pression de la tete de flamme est a la pression minimale generee par la couche de jonction en expansion, la flamme se propage en dessous de la vitesse du son, une situation connue sous le nom de deflagration a basse pression (Fig.11). A ce stade, la vitesse peut generalement atteindre 112 metres par seconde, et la pression absolue DP/Po) augmente relativement a 1 (en supposant initialement une pression atmospherique et une pression manometrique inferieure a 100 kPa(g)). L'etat initial de propagation de la flamme se deroule dans une courte section de tuyau, par exemple, pour un melange de propane et d'air, la longueur de la section de tuyau est d'environ 3 metres. Pour l'hydrogene, a partir du point d'inflammation, l'hydrogene se trouve dans un etat de deflagration a basse pression dans une section de tuyau d'environ 1,0 m de long.

(DP/Po est le rapport sans dimension des essais de deflagration et de detonation mesures dans un systeme de tuyauterie lorsqu'un cote du pare-flammes est utilise comme source d'inflammation ; ou Po est la valeur initiale du systeme.de pression absolue, DP est la pression absolue mesuree moins Po)

deflagration moyenne pression

A mesure que la flamme continue de se propager le long du tuyau, son intensite continue d'augmenter jusqu'a l'etat dynamique de deflagration a moyenne pression. La vitesse de la flamme est plus elevee, mais toujours subsonique – environ 200 m/sL'impulsion de pression de la flamme atteint des niveaux moderes et le DP/Po atteint 10. Pour les melanges propane et air, dans des conditions interieures, la flamme est dans un etat de deflagration moyenne pression sur une distance du point d'inflammation de 3 a 10 metres. En comparaison, l’hydrogene est en deflagration a moyenne pression a partir du point d’inflammation, a une distance comprise entre 1 et 2,5 metres.

deflagration a haute pression

La limite de deflagration a moyenne pression est depassee et la flamme qui se propage atteint un etat de deflagration a haute pression. La vitesse de la tete de flamme (encore subsonique) atteint 300 m/s, et du fait de la jonction etendueLa pression generee par la couche augmente le DP/Po jusqu'a 20. Pour les melanges de propane et d'air, la distance a laquelle se produit la deflagration a haute pression est comprise entre 20 et 30 metres dans la section de canalisation a partir du point d'inflammation ;Pour les melanges hydrogene et air, elle est comprise entre 2,5 et 6 metres.

Conversion de la deflagration en detonation

Lorsque la vitesse de propagation de la tete de flamme atteint la vitesse du son, un processus de transformation de la deflagration en detonation se produit, appele DDT. L'impulsion de pression devant la flamme devient un chocDevant la flamme ondulee, la pression de l'air comprime a proximite de l'interface de dilatation du gaz atteint 700 kPa (g). Cet air comprime entre en contact avec la flamme et provoque une explosion. L’energie generee par l’explosion, y compris la chaleur, la vitesse et la pression, n’a nulle part ou aller et se deplace donc dans le tuyau. L'explosion genere une enorme onde de choc qui comprime le gaz en amont et en aval du point initial ou la deflagration se transforme en detonation.

detonation

Le processus de detonation fait reference au mouvement de la tete de flamme a une vitesse egale ou superieure a la vitesse du son. La detonation augmente la compression du gaz par l'onde de choc devant la flamme. Pendant le processus de detonation, la flammeLa vitesse de propagation est de 1 900 m/s, la pression d'impulsion maximale est de 3 500 kPa (g) et le DP/Po peut atteindre 20. Pour les melanges propane-air, cette propagation de flamme se produit apres une deflagration a haute pression vers une section de tuyau d'environ 30 metres du point d'allumage, et pour l'hydrogene, elle est d'environ 10 metres du point d'allumage.

Detonation excessive (instable)

A mesure que la flamme continue de se propager dans le tuyau, elle entre dans un etat de detonation excessive ou instable. La tete de flamme se deplace a des vitesses supersoniques et, dans certains casSe deplacant meme a des vitesses hypersoniques, le gaz est violemment comprime par de multiples ondes de choc. Il s'agit d'une situation instable et instantanee. Lorsque la flamme passe de la deflagration a la detonation, elle provoque une accumulation d’ondes de choc et une augmentation de leur densite. Les gaz devant la flamme sont comprimes et chauffes au-dessus du point d'allumage, tout comme le melange carbure dans un cylindre de moteur diesel. Lorsqu'un gaz comprime s'enflamme, l'explosion qui en resulte libere d'enormes quantites d'energie, comme si une premiere deflagration se transformait en detonation. De plus, l’energie est limitee par le pipeline et ne peut avancer que le long du pipeline. La vitesse de la flamme est deja supersonique et la flamme continue d'etre acceleree jusqu'a une vitesse hypersonique.

La raison de cette situation est temporaire, car la vitesse et la pression de la flamme dependent de l’enorme onde de choc generee par la compression du gaz devant la flamme. Ces chocsL'onde s'est dissipee peu de temps apres la detonation, permettant a la vitesse et a la pression de la flamme de se stabiliser. La vitesse maximale d'une detonation excessive est de l'ordre de 2 300 m/s, la pression d'impulsion maximale est d'environ 20 995 KPa (g) et le DP/Po atteint 130. Ce regime de propagation de la flamme, dans un tuyau, commence a une distance au-dela de la deflagration jusqu'a la detonation (DDT) pour un melange propane-air et se termine a environ 60 metres de la source d'inflammation, ou 20 metres de la source d'inflammation pour l'hydrogene.

Explosion en etat d'equilibre

Au-dela de la surdetonation instantanee, la flamme qui se propage finit par atteindre une dynamique de detonation stable. La tete de flamme se deplace a la vitesse du son ou au-dessus et se trouve devantUne compression des ondes de choc se produit. Jusqu’a l’autre extremite du tuyau, la flamme ne subira pas d’autres transformations et restera toujours stable. Pendant le processus de detonation stable, la vitesse de la flamme est comprise dans la plage de 300 m/s, la pression d'impulsion maximale est de 3 500 KPa (g) et le DP/Po est de 20.

detonation de relaxation

Au cours du processus de propagation de la flamme, des detonations se produisent par intermittence, appelees detonations de relaxation. Cette forme de detonation est observee dans les melanges gazeux proches de la limite d'explosivite (enTrouve dans les melanges proches de la limite « pauvre » et proche de la limite « riche »). La detonation de relaxation etant provoquee par une deflagration en detonation, la detonation de relaxation est un phenomene excessif intermittent qui provoque une surpression a une certaine distance dans le pipeline. Au cours de ce changement periodique, l'onde de choc oscille entre une detonation rapide et une onde de choc principale, se transformant en surdetonation, qui est une phase de detonation courte mais stable.