Calcul de pression du souffle d'explosion d'une cuve

[invite63c2d39c]

Bonjour à tous,
Je vous sollicite aujourd'hui car je tourne un peu en rond. Je suis en stage et j'aurais besoin (dans le cadre d'une analyse de risque) de savoir la pression créé par le souffle et l'onde de pression d'une explosion d'une cuve.
Cette cuve fais partie d'une boucle d'essai de vanne, voici les conditions industrielles qu'elle reproduit :
A froid : Température < 40°C – Pression comprise entre 30 et 260 bars ;
A chaud : 40°C < T < 350°C – 10 bars < P < 200 bars.
De plus si quelqu'un a des idées sur un moyen de protection en cas d'explosion (je ne parle pas de moyen tel que les capteurs pour surveiller la pression, tout cela est deja mis en place, mais plus d'un moyen de confinement de la cuve en cas de pepin)?
Merci =)
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Rien qu'avec la description on a envie de fuir à toute vitesse.
Quel est le volume de la cuve?

On peut faire une estimation de la pression en supposant que l'on connait le volume V de la masse de gaz quand elle atteint les parois. L'expansion est adiabatique:

Vo et Po sont le volume et la pression de départ et P la pression quand le volume de gaz fait V.
Gamma est le coefficient adiabatique du gaz: 1,40 pour les gaz diatomiques.
Problème: ceci est valable pour des pressions "décentes" (lois des gaz parfaits). Aux pressions que vous utilisez il faut utiliser des corrections de Van der Waals, et je ne sais pas comment fonctionnent les processus adiabatiques avec ces corrections.

Donc, tout dépend du volume de la cuve est de la distance aux parois.

Pour la sécurité, ce n'est pas non plus mon domaine, mais j'imagine qu'il faut faire comme dans les fabriques d'explosifs et de munitions: murs en béton armé et toit léger de sorte de canaliser l'explosion vers le haut. Et tout le monde dans les bunkers.
Au revoir.

[Jaunin]

Bonjour, LPFR,
Je suis tout à fait d'accord avec vous pour la sécurité, ou éventuellement une ouverture vers l'arrière , débouchant dans un endroit libre et sécurisé.
Cordialement.
Jaunin__

[invite63c2d39c]

Re,
merci pour votre réponse mais c'est vrai que dans l'élan, j'aurais pu donner plus d'informations.
La cuve contient de l'eau démineralisée préssuriser à l'azote. Elle possède un volume de 700l.
Pendant la phase de cyclage, la cuve est remplie a 90%.
Après, que concerne la formule que vous me donner? est-ce la pression de rupture de la cuve? d'apres des rapports de l'ineris, celle-ci est donner grace à l'epaisseur, le diamètre et la contrainte de rupture du matériaux constituant la cuve. La température est fonction de la pression, aussi beaucoup de facteurs sont à prendre en compte mais je ne sais pas comment les exploiter pour arriver à mes fins car je trouve très peu de docs sur internet, et je n'ai pas d'autres sources d'information.
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite63c2d39c]

Pour la sécurité, j'avais aussi penser à un espace de confinement (d'où le besoin de dimensionnement) mais si vous avez d'autres idées de solutions, n'hésitez pas, sa m'aidera pour mon brainstorming tout seul ^^

[invite6dffde4c]

Re.
Non. Ce que je vous ai donné est ce que l'on peut s'attendre avec les 700 litres de gaz comprimé qui se trouver libres tout d'un coup. Ils se détendent à la vitesse du son à la température du gaz avec une onde de choc. C'est à dire avec, une transition brusque en pression et température au front d'onde. Ce que je vous ai donné sert à estimer la valeur de cette pression. Cela permet d'estimer les forces sur les parois de l'enceinte de confinement.


Il faut se demander comme explose la cuve. Si elle se déchire du côté eau elle donnera un "karcher à vapeur" très puissant. Si elle se déchire côté gaz c'est une autre chose suivi du karcher.
Mais le fond peut sauter. Vous vous retrouvez avec une fusée qui risque de crever le plafond.
Avez-vous vu les images de Mythbusters sur l'explosion des chauffe-eau (avec les sécurités condamnées)? Et là, c'était une maquette très réduite de votre cas.
A+

[Jaunin]

Bonjour, Tomizrahi,
Je vous joins un document en MP, en espérant qu'il puisse vous aider.
Cordialement.
Jaunin__

[invite63c2d39c]

Bonjour,
Merci pour LPFR pour votre réponse, elle m'a un peu plus ouvert les yeux et m'aidera sur ma réflexion des différentes possiblités d'explosion de la cuve et encore merci a Jaunin pour la doc, elle va surement m'aider à comprendre les risques et a mieux les appréhender. Si vous avez d'autres informations, je suis preneur =)
Bonne journée

[inviteb0f45511]

Bonjour,

Je ne suis pas sur de bien comprendre la formule P=P0*(V0/V)^gamma
Elle veut dire que plus le volume finale est gros, plus la pression finale est faible. Autrement dit, plus la quantité de gaz produit est grande plus le volume sera important et donc plus la pression sera faible. Cette affirmation me parait contradictoire: si je mets plus de dynamite j'aurai une plus grande explosion; plus grandre énergie et une plus grande pression.
J'imagine qu'il faut pousser un peu plus loin? Lorsque que la cavité a explosé, la pression redescend et donc, plus le volume est grand, plus la pression est basse. Et donc, dans le cas d'une explosion, le volume finale est le volume maximal occupé par le gaz (volume initial + volume libéré par la consommation des réactifs)?

Merci pour votre temps,

[invite6dffde4c]

Bonjour,

Je ne suis pas sur de bien comprendre la formule P=P0*(V0/V)^gamma
Elle veut dire que plus le volume finale est gros, plus la pression finale est faible. Autrement dit, plus la quantité de gaz produit est grande plus le volume sera important et donc plus la pression sera faible. Cette affirmation me parait contradictoire: si je mets plus de dynamite j'aurai une plus grande explosion; plus grandre énergie et une plus grande pression.
J'imagine qu'il faut pousser un peu plus loin? Lorsque que la cavité a explosé, la pression redescend et donc, plus le volume est grand, plus la pression est basse. Et donc, dans le cas d'une explosion, le volume finale est le volume maximal occupé par le gaz (volume initial + volume libéré par la consommation des réactifs)?

Merci pour votre temps,

Bonjour.
Vous avez, effectivement, très mal compris.
La formule concerne une même masse de gaz, et le changement de pression quand le volume change... dans un processus adiabatique.
Au revoir.

[Jaunin]

Bonjour, Jamesrenzo,
Je ne sais pas si vous avez vu que la discussion remonte à 2011.
Je ne sais pas si Tomizrahi reviendra sur sa discussion.
Cordialement.
Jaunin__

[inviteb0f45511]

Bonjour,

Désolé d'insister mais la pièce ne tombe pas.

1) Dans le cas d'une explosion comme décrite dans la discussion, le réservoir est fermé et le volume est fini, non?
2) Dans le cas de l'hydrogène, je consomme 2mol de H2 et 1 mol de O2 pour donner 2mol d'H2O, et donc je ne comprends pas comment on peut appliquer la formule sur le même gaz?
3) Est-ce que je ne pourrais pas passer par les gaz parfait pour approximer la pression en supposant une température maximal de 2000°C et que mon volume est celui de mon réacteur?

Merci pour votre temps,

[invite6dffde4c]

Bonjour,

Désolé d'insister mais la pièce ne tombe pas.

1) Dans le cas d'une explosion comme décrite dans la discussion, le réservoir est fermé et le volume est fini, non?
2) Dans le cas de l'hydrogène, je consomme 2mol de H2 et 1 mol de O2 pour donner 2mol d'H2O, et donc je ne comprends pas comment on peut appliquer la formule sur le même gaz?
3) Est-ce que je ne pourrais pas passer par les gaz parfait pour approximer la pression en supposant une température maximal de 2000°C et que mon volume est celui de mon réacteur?

Merci pour votre temps,

Bonjour.
Vous devriez relire tous les posts.
Ici il ne s’agit pas d’une explosion de H2 et O2, mais du déchirement physique d’une cuve sous pression.
Vous êtes vraiment à côté du problème.
Au revoir.