Pression exercée par une explosion dans une enceinte fermée

[invite9a46d951]

Bonjour,
j'aimerais savoir s'il existe une méthode pour connaître la pression exercée par une explosion sur les parois intérieures d'une enceinte fermée.
Pour information l'enceinte est une boîte d'environ 150 cm * 200 cm. Je dois distinguer 2 types d'explosions:
Cas 1:
la source de l'explosion est un ballon contenant 4 kg d'hydrogène. D'après mes recherches l'explosion de ce ballon générerait autant de puissance que 100 kg de tnt.
Cas 2:
l'explosion serait dût à une fuite d'hydrogène et la quantité qui explose serait alors beaucoup plus faible.

J'aimerais savoir s'il existe des formules ou des méthodes pour connaître la pression qui s'exercera sur les parois si je fixe la quantité d'hydrogène qui va exploser. L'idée finale est d'installer sur une de ces parois un évent

Merci
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[ThM55]

Je ne connais pas toutes les règles de ce forum, mais je dois dire que je trouve toujours un peu désagréable de voir des questions sur des détonations, explosions, explosifs, armes, etc. Ce sont tout de même des choses que ne sont pas neutres, c'est pourquoi il faudrait expliquer quel est la raison de cette question. Est-ce un exercice pour un cours?

[invite7ab97d5e]

Bonjour,
Je ne connais absolument pas de formule ou comment cela se passe, je vais juste vous transmettre mes idées.
Je pense qu'il faut prêter attention au changement chimique qui se produisent lors de l'explosion, soit le dihydrogène qui devient de la vapeur d'eau.
De plus lors de cette explosion de l’énergie est libérée. Cette énergie provoque une augmentation de température qui provoque par la même occasion un augmentation de pression (PV=nRT).
J'esseyerai de travailler avec ces paramètre.
Tout ceci ne sont que des spéculations sans promesse !
Bonne chance

[invitecaafce96]

Je ne connais pas toutes les règles de ce forum, mais je dois dire que je trouve toujours un peu désagréable de voir des questions sur des détonations, explosions, explosifs, armes, etc. Ce sont tout de même des choses que ne sont pas neutres, c'est pourquoi il faudrait expliquer quel est la raison de cette question. Est-ce un exercice pour un cours?

Bonsoir,
Oui, désagréable et il y a des règles strictes ; ici, on est peut être à la limite d'un problème type " ingénieur sécurité " , je préfère qu'un 2 ème modo agisse .
En attendant, pas de réponse et souvent le fil s'arrête ainsi ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Oui, dans le forum on n'accepte pas de donner des informations pouvant aider quelqu'un à se blesser ou bléser d'autres.
Mais ici, l'ignorance est telle qu'on peut corriger des absurdités avec le seul risque de blesser l'amour propre de Cocorico (auquel je souhaite la bienvenue).

- Il est absurde d'imaginer un ballon avec 4 kg l'hydrogène dans une aussi petite boite.
- L'hydrogène n'explose pas. Ce sont les mélanges gazeux (je ne dit pas lesquels) qui peuvent exploser.
- L'énergie fournie par 4 kg d'hydrogène est ridiculement petite comparée à celle de 100 kg de TNT.

Bref, je pense que Cocorico devrait faire quelques études de base en chimie avant de se lancer dans des problèmes de sécurité (si c'est le cas) avec de l'hydrogène.
Et arrêter de lire des canards comme Science et Bêtises et des sites Internet de même "niveau" scientifique.
Au revoir.

[invite9a46d951]

Désolé pour avoir donné aussi peu de détails concernant le contexte. Il s'agit de concevoir un caisson pour recouvrir des équipements (dont une réserve d'hydrogène) sur un véhicule à hydrogène. Ce travail de conception se déroule dans le cadre d'un stage de 4ème année d'école d'ingénieur mécanique.
Donc pour répondre à LPFR:
- il est vrai que mes connaissances en matière d'explosion et de chimie sont assez limitées mais les 4kg d'hydrogène seront stocké sous pression dans un ballon qui sera bien dans une enceinte de cette dimension c'est une contrainte de départ. L'enceinte ne sera pas tout à fait fermée puisque que les normes de sécurité impose une aération mais dans le cas d'une explosion on peut simplifier négligeant les ouvertures (qui feront légèrement diminuer la pression).
- merci de m'avoir repris sur les conditions d'explosion de l'hydrogène je peux directement écarter le cas 1 puisque si les 4kg d'hydrogène se propagent dans le caisson avant d'exploser il n'y aura plus assez d'air (au moins 25% d'air pour ça explose).
- Concernant la comparaison hydrogène-TNT ces valeurs m'ont été fourni par la commission de réglementation nucléaire des Etats Unis.

Merci Crapsy pour ta réponse j'avais déjà commencé à chercher dans cette direction mais mes calculs n'avaient pas donnés de résultats cohérent. J'ai réussi à obtenir une donnée (toujours de la commission de réglementation nucléaire des Etats Unis) qui me dit que la pression maximum développée par l'explosion de l'hydrogène est de 860 kPa et ce quelque soit la quantité d'hydrogène. Cette donnée dépend néanmoins de la température adiabatique de flamme de l'hydrogène (Tadia), de la température ambiante (Tamb)et de la pression ambiante (Pamb) et est obtenu par la formule (Pmax)/Pamb = (Tadia/Tamb).

Désolé pour la réponse tardive mais je suis au canada et suis soumis au décalage horaire

[invite6dffde4c]

Re.
C'est très inquiétant que des élèves ingénieurs en 4ème année aient un niveau aussi bas en chimie.
Je me demande si vous connaissez la loi de gaz parfaits. Utilisez-la pour calculer la pression dans votre ballon (d'environ 6 litres) pour 4 kg d'hydrogène.
Bien sur vous trouverez que la loi ne fonctionne plus pour de telles pressions et qu'il faut au moins utiliser les corrections de Van der Walls.

Pour ce des affirmations que vous attribuez à la "commission de réglementation nucléaire des Etats Unis" je pense qu'ils peuvent vous attaquer en diffamation.
Ou vous avez compris l'anglais de travers. Car la pression limitée à 8 bars limiterait "un peu" les moteurs d'Ariane. Et les 100 kg de TNT correspondent 418 MJ ou mille grenades à main.

Bref, je ne trouve pas ça très sérieux.
J'arrête.
A+

[obi76]

Bonjour,

de plus, quelque soit la pression du mélange, comme vous l'avez dit, c'est la masse de réactif qui joue. 4kg d'hydrogène sous 1 bar ou sous 10 bar dégageront la même énergie et chaufferont la même manière le gaz avec lequel ils sont mélangés. Après il y a toujours des exceptions (cinétique chimique différente selon la pression), mais en supposant que la combustion est complète et que les résidus formés sont les mêmes (H²O), l'énergie dégagée sera la même.

PS : lors d'une explosion, du moins celle dont vous parlez, il serait beaucoup plus judicieux de raisonner en terme d'énergie plutot qu'en terme de puissance.

[invite9a46d951]

A LPFR:
Oui je préfère moi aussi que tu arrêtes de faire le malin et de répondre avec une telle agressivité.
Une recherche rapide te permettra de voir que l'explosion de l'hydrogène est extrêmement puissante, l'énergie d'explosion d'1 g d'hydrogène correspond à celle de 24 g de TNT ==> 1000 g d'hydrogène = 24 000 g de TNT et je t'épargne la suite.
De là à affirmer que le réservoir ne fait que 6 litres tu me fais bien rire! Le réservoir existe déjà et fait des centaines de litres.
Et je te rassurerais peut être en te disant que ce n'est pas du tout mon domaine puisque je suis spécialisé dans la conception CAO et simulation par éléments fini. Je me serais bien passé de ce travail sur l'explosion de l'hydrogène (simplement pour vérifier quelques éléments de sécurité sur la structure du véhicule) et surtout de tes commentaires.

[invite6dffde4c]

Re.
Mea culpa pour le 6 litres. J'avais lu mm à la place des cm.
A+

[invite9a46d951]

Merci obi76 je vais essayé de résonner en terme d'énergie. L'objectif est surtout d'avoir une idée de la pression (un ordre de grandeur) sans forcement avoir une valeur très précise.

[obi76]

PS : si on prend litéralement ce que vous avez écrit, c'est faux

la source de l'explosion est un ballon contenant 4 kg d'hydrogène. D'après mes recherches l'explosion de ce ballon générerait autant de puissance que 100 kg de tnt.

En terme d'énergie peut être oui. Et encore, parmi les 4kg d'hydrogène, est ce que vous comptez les 20kg d'air nécessaire à sa combustion ?

[invitecaafce96]

Bonjour,
Mais connaissez vous ce lien qui me paraît tout à fait adapté à votre question ?

http://www.ineris.fr/centredoc/proust.pdf

[invite9a46d951]

Bonjour,
Mais connaissez vous ce lien qui me paraît tout à fait adapté à votre question ?

http://www.ineris.fr/centredoc/proust.pdf

J'ai déjà consulté ce site et j'ai eu pas mal d'infos intéressantes mais pas concernant mon cas bien précis et les donnés que je souhaite obtenir.

[invite9a46d951]

En terme d'énergie peut être oui. Et encore, parmi les 4kg d'hydrogène, est ce que vous comptez les 20kg d'air nécessaire à sa combustion ?

On peut oublier le cas où les 4 kg d'hydrogène exploserons puisque c'est impossible (du moins à l'intérieur du caisson). Par contre dans le cas où une fuite surviendrai et où par exemple 50 g d'hydrogène exploserais, il faut que je détermine la pression qui serait exercé sur les parois.
Il faut surement que je quantifie l'onde produite par l'explosion puis que j'exploite cela pour arriver au résultat mais je ne sais pas comment m'y prendre.

[Jaunin]

Bonjour, Cocoicoo,

Et je te rassurerais peut être en te disant que ce n'est pas du tout mon domaine
puisque je suis spécialisé dans la conception CAO et simulation par éléments fini.

Avez-vous regardé du coté des simulations, par exemple.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.hysafe.org/science/eAcade...first_talk.pdf

http://conference.ing.unipi.it/ichs2...ers/130028.pdf

http://www.diva-portal.org/smash/get...FULLTEXT01.pdf

[obi76]

Pour qu'il y ait explosion, il faut :

- une source de chaleur
- un mélange explosif

je parierai franchement que l'hydrogène va s'enflammer, pas exploser en cas de fuite.

Non, par contre ce qui pourrait exploser, et je pense que ça serait plus là le sens de votre étude (enfin après c'est à vous de voir), ce serait une explosion du réservoir sans combustion, juste par élévation de sa température (par un incendie par exemple). Là, c'est une autre histoire, mais en tous cas vous serez très très loin du kg de TNT...

[invite9a46d951]

Bonjour, Cocoicoo,

Avez-vous regardé du coté des simulations, par exemple.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.hysafe.org/science/eAcade...first_talk.pdf

http://conference.ing.unipi.it/ichs2...ers/130028.pdf

http://www.diva-portal.org/smash/get...FULLTEXT01.pdf

Merci beaucoup, ces documents devrait vraiment m'aider dans mon travail. J'ai essayé de rechercher au niveau des logiciels de simulation d'explosion mais mon institut de recherche n'en possède pas et il serait trop de long d'en acquérir un. Le deuxième lien devrait beaucoup m'aider et me donner une bonne idée de la puissance d'une explosion.

[obi76]

Au risque de me répéter, l'hydrogène seul n'explose pas. Si votre réservoir explose, c'est à cause d'une hausse de pression (/ température) de celui-ci ou bien d'une faiblesse de son enveloppe. Inutile d'essayer de contenir l'énergie issue de la combustion de 4kg d'hydrogène, à part une enceinte de quelques tonnes, c'est impossible : vous allez droit dans le mur.

[invite9a46d951]

Merci obi76, je dois donc surtout être vigilent au niveau de l'aération du caisson pour éviter toute surpression et hausse de température. De toute façon l'installation de capteur est prévu pour surveiller tous ces paramètres pendant le fonctionnement du véhicule. L'objectif est surtout de faire en sorte qu'en cas d'explosion de petite envergure, les parois latérales résistent et que l'évent situé en hauteur cède pour éviter d'endommager tous les équipements.
Merci à vous pour l'aide apportée.