Front de flamme H2-O2

[RevaMD]

Bonjour,

Lors d'une explosion d'un bulle de melange H2-O2 dans une piscine, quelle serait la part en proportion des pertes :

- ondes sonores (detonation)(deflagration?)
- condensation de la flamme sur le film liquide à la frontiere du front de flamme.
- energie cinetique transmise à l'eau de la piscine

D'apres cette these qui porte sur le front de flamme H2 O2 Azote (air), le sujet est loin d'etre evident.
http://depot-e.uqtr.ca/2804/1/000681113.pdf


1 Je suis croyant que si on arrive a ralentir le front de flamme en desous de la vitesse du son (1500m.s), on emet pas de son. Est ce réel?
Peut-on espérer avec un ajout de suffisament de vapeur d'eau au mélange détonant, ralentir la vitesse de ce front de flamme ou cela ne modifiera que la température finale de la combustion?

2 Admettons que j'ai 1000cm3 de volume en fin de combustion et donc une surface de front de flamme correspondant, comment estimer la rapidité du processus de condensation de la vapeur d'eau qui résulte de la combustion H2 O2?


Je n'attends pas de reponse evidente sur une question si compliquée mais si vous avez des avis sur la question ou des points de depart efficace pour estimer, calculer ça ca serait super!


La finalité du problème est la conception d'un micromoteur a piston liquide (eau) pour sous-marin de modeliste, il s'agit de creer du vide sous l'eau pour turbiner l'ocean afin faire avancer mon bolide!

Merci aux contributions volontaires
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[obi76]

Bonjour,

- ondes sonores (detonation)(deflagration?)
- condensation de la flamme sur le film liquide à la frontiere du front de flamme.
- energie cinetique transmise à l'eau de la piscine

Extrêmement complexe. Pour moi majoritairement cinétique. La condensation est un phénomène trop lent à l'échelle d'une détonation pour que ça ait un impact sur le front de flamme. Les ondes sonores en général ne transportent pas beaucoup d'énergie (en regard à celle développée par une réaction comme celle-ci).

1 Je suis croyant que si on arrive a ralentir le front de flamme en desous de la vitesse du son (1500m.s), on emet pas de son. Est ce réel?

Non. Un pétard du commerce, c'est une déflagration, et ça fait du bruit.

Peut-on espérer avec un ajout de suffisament de vapeur d'eau au mélange détonant, ralentir la vitesse de ce front de flamme ou cela ne modifiera que la température finale de la combustion?

Ca il faut voir au niveau de la cinétique chimique ce que ca donne sur toutes les étapes de la combustion. Loin d'etre évident. Mais en effet, si on baisse la fraction massique de l'H2 et de l'O2 grace à l'ajout d'un gaz qui ne réagira pas, la température de fin de combustion (avec un modèle PSR) sera moindre. Maintenant la question, c'est la suivante. Plus on ajoute de gaz "neutre", moins la réaction sera violente, mais est-ce qu'elle pourra encore exister ou simplement elle ne se produira plus si on injecte trop de neutre ? Là difficile à savoir.

2 Admettons que j'ai 1000cm3 de volume en fin de combustion et donc une surface de front de flamme correspondant, comment estimer la rapidité du processus de condensation de la vapeur d'eau qui résulte de la combustion H2 O2?

Les théories qui permettent de faire le lien entre front de flamme et onde de choc sont pour le coup très, très complexe. En fait vous avez 2 rétroaction derrière l'onde de choc, la première est cinétique et ralentit en effet le front de flamme en prélevant une partie de l'énergie cinétique au niveau de l'onde de choc, la seconde est thermique, et ne se produit que loin en aval de l'onde. C'est pour ça que pour limiter les détonations, on met de la mousse. Et la majeure partie de l'efficacité de celle-ci est cinétique, pas thermique.

Votre sujet mériterait une thèse entière...

[RevaMD]

Merci pour cette reponse tres complete, en effet pour calculer tout cela plusieurs theses ne suffirait pas j'en ai bien peur!

D'apres vos indications je vais plutot m'orienter vers une libération progressive de H2 et O qui sont isolé pour le stokage, avec au depart juste le minimum pour lancer la combustion. Le reste sera dans 2 boyaux en spirale en esperant que la réaction exothermique dilate les 2 gazs et les liberent aux fur et a mesure dans ma culasse. Je comptais de toute facon faire de meme sur tout la surface de la culasse afin de chauffer comburant et carburant, accessoirement de l'eau en vapeur pour le cycle suivant pour limiter les pertes - système à n cylindre considérant que toute vapeur d'eau travaille dans le cycle.

C'est assez curieux comme idee ca me fait penser au premier moteur à vapeur à dep! Je suis intéresse car on peut avoir un Tchaud tres élevé et un T froid à 0-20c, pas de compression de gaz, pas d’échangeur, tout en turbinant le caloporteur à 20c - le grand luxe!
J'aimerai dans un premier temps éviter d'exploser ma culasse, les 2 clapets et dans un deuxième tps réduire les nuisances sonores (faut penser aux poissons). Ensuite travailler au mieux les clapets, les pertes de charges, la masse de mes boyaux en cuivre (cp) dans la culasse qui seront mon principal ennemi (de mon point de vu) pour le rendement.

Je peux faire un schema si jamais ca aide

[obi76]

Pour le schéma, je suis preneur. Mais faites quand même super attention,manipuler un mélange H2/O2 en milieu confiné, ça ressemble plus à une bombe à contrôler qu'à un moteur... Pourquoi ne pas utiliser du butane plutôt, par exemple ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

Cependant ce que je viens de vous dire est quand meme assujetti à précaution. C'est mon point de vue ,qui en conf était partagée par la majorité, mais pas par tout le monde (en particulier certains chercheurs de l'ISL). Certains pensent que le changement de phase peut avoir un impact énergétique sur l'onde de choc, mais pour moi clairement pas, c'est un phénomène qui DEBUTE au niveau de l'onde de choc, et qui continue à se produire dans la zone post-choc. Donc son impact sur le choc est nul, il en aura uniquement sur le souffle qu'il y a derrière.

J'ai commencé à écrire un papier là dessus, il va falloir que je le termine un de ces quatre quand meme...

[RevaMD]

Bonjour,

je prend en compte toute les avis, precautions et cautions. Je suis confiant de penser que ton niveau en cinetique des fluides est strastospherique comparé au mien donc je m'en fait pas trop et t'en remerci beaucoup!

voici un petit apercu d'un des n cylindres en question.

pour situer un peu les choses, le but est de faire du vide comparé à la pression exterieur.
Au depart le cylindre est rempli d'eau, avec juste un peu d'H2 et O2 pour le faire peter.
En theorie la temperature monte à 2700c en une fraction de seconde, dilatation, l'eau sort par les 6 clapets du bas.

A cet instant j'ai de la vapeur seche d'H2O qui remplit le cylindre jusqu'au niveau du haut des clapet superieur - j'ai pris soin de bien doser la quantité de comburant/carburant pour garder de l'eau liquide qui submerge l'ensemble de mes clapets (entree et sortie).

Ensuite j'ai un circulateur en circuit fermé dans le bas du cylindre qui pulverise l'eau liquide tiede au travers la vapeur seche afin de la condenses le plus rapidement possible, ce circulateur consomme de l'energie.

D'apres l'energie contenu dans la vapeur seche, la forte chaleur specifique de l'eau 4,18J / g permet de trouver un equilibre à une temperature < 100c ce qui me donne du "vide". Ce vide aspire de l'eau froide, qui tend d'autant plus à diluer l'eau tiede obtenu.
http://www.thermexcel.com/french/tables/vap_eau.htm
Le cycle d'apres, une partie de cette eau tiede est ejecté à l'exterieur de nouveau.



Le but de mes investigation est d'avoir un travail maximal et ceux le plus longtemps possible, ce pourquoi j'ai n cylindre dans le systeme :
explosion 1T, detente 9T pour fixer un ordre de grandeur.

Inconvenient : fonctionne uniquement avec un melande O2-H2
Avantage suposé : meilleur rendement car je travail de 2500c à 100c

[obi76]

Donc le but n'est donc pas de faire une combustion controlée mais bien de faire péter le bidule.

Je vous préviens que personne ici (ni le forum) n'est responsable de vos bricolages.

Cela étant dit, je ferme, manip' dangereuse.

Pour la modération,