Physique chimie du feu ir alain georges
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Physique & Chimie du Feu ir Alain GEORGES. 13.000 Incendies par an. Transport 10% Travail 20% MAISON 70%. 100 MORTS PAR AN. Jour : 75% Nuit : 25%. 80 %. 72 %. 64 %. 1977. INTOXIQUES FUMEES. 1987. 1995. BRULES. AUTRES. INCENDIE DOMESTIQUE : CAUSES DE DECES. Naissance.

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Physique chimie du feu ir alain georges

Physique & Chimie du Feuir Alain GEORGES


13 000 incendies par an
13.000 Incendies par an

Transport 10%

Travail 20%

MAISON 70%

100 MORTS PAR AN

Jour : 75%

Nuit : 25%


80 %

72 %

64 %

1977

  • INTOXIQUES FUMEES

1987

1995

  • BRULES

  • AUTRES

INCENDIE DOMESTIQUE :

CAUSES DE DECES


D veloppement de l incendie

  • Développement

  • Propagation

Développement de l’incendie


Evolution suivant le combustible

Feu de bois

Feu d ’hydrocarbure

Evolution suivant le combustible


Qu est ce qu un incendie
Qu’est-ce qu’un incendie?

Un incendie est une réaction chimique entre:

un combustible (solide, liquide ou gaz)

et un comburant.

De plus il faut un apport physique d’énergie.

Combustible + Comburant +   Produits de combustion


Le triangle du feu
Le Triangle du Feu

COMBUSTIBLE

COMBURANT

ENERGIE CALORIFIQUE

Le Triangle du Feu


La combustion
La COMBUSTION

Exemple de combustion:

Papier, bois, textile, … à base de carbone

2 C + O2

2 CO

C + O2

C + O2

CO2

CO2


Le comburant
Le COMBURANT

Généralement, le comburant sera l’oxygène de l’air.

L’air se compose de

21 % d’oxygène (O2);

78 % d’azote (N2);

1 % d’autres gaz (Ar,…)


Le comburant1
Le COMBURANT

Grandeurs physiques:

La température

La concentration de gaz en %

Volume

(14% O2 difficulté pour l’homme)

(10% O2 mort d’homme)

Poids


Le comburant2
Le COMBURANT

Concentration d’oxygène anormalement élevée :

  • Danger d ’inflammation augmente:

  • Moins de quantité de chaleur nécessaire

  • Vitesse de combustion plus élevée

  • Température de flamme plus élevée

    • Exemple de température de flamme du Propane

      • 1925°C dans l ’air

      • 2850°C dans l ’oxygène pur


Le comburant3
Le COMBURANT

Concentration d’oxygène anormalement faible :

Il existe une limite de concentration d ’oxygène sous laquelle la combustion n ’a plus lieu et dépend du type de gaz qui est présent dans l ’air


L apport calorifique
L’apport Calorifique

Grandeurs physiques:

La température

L’énergie calorifique

La chaleur massique

Le rayonnement calorifique


L apport calorifique1
L’apport Calorifique

Grandeurs physiques: La température

Cigarette 300°C

Allumette 1.000°C

Arc électrique 4.000°C

Surface du soleil 6.000°C


L apport calorifique2
L’apport Calorifique

Grandeurs physiques: L’énergie calorifique

L’énergie mécanique, calorifique ou électrique:

Joule (J = W.s)

KWh (1000 W x 3600 s) = 3.600.000 J

1 cal = 4,186 J

Elle intervient dans d’autres grandeurs physiques


L apport calorifique3
L’apport Calorifique

Grandeurs physiques: La chaleur massique (J/kg °C)

(anciennement Chaleur spécifique)

C’est la quantité de chaleur (J) nécessaire à élever une masse de 1 kg de ce corps de 1 degré centigrade


L apport calorifique4
L’apport Calorifique

  • Q = m c (t-t0)

  • Q = énergie calorifique (J)

  • m = masse du corps (kg)

  • c = chaleur massique du corps (J/kg°C)

  • t = température du corps après qu ’il ait reçu la quantité de chaleur Q

  • t0 = température initiale du corps avant qu ’il n ’ait reçu Q


L apport calorifique5
L’apport Calorifique

Grandeurs physiques: Le rayonnement calorifique

Le rayonnement calorifique émis par un corps A peut être calculé par la formule de Stefan-Bolzmann

E =   DT4

E = rayonnement calorifique émis par A (W/cm2)

 = coefficient d’émission de la surface du corps A

 = constante de Stefan-Bolzmann = 5.67 10-12 W/cm2K4


L apport calorifique6
L’apport Calorifique

Ordre de grandeur de quelquesrayonnements (W/cm2)

  • 0.07 soleil en été à la surface de la terre en Belgique

  • 0.1 rayonnement max supporté indéfiniment par l’homme

  • 0.5 idem mais durant 8 s ou l’homme avec équipement d’intervention

  • 1 max 3 s

  • 1.25 le bois à 350°C

  • 2.8 inflammation spontanée du bois lors d’une exposition de longue durée

  • 5 rayonnement min qui enflamme spontanément tous les produits combustibles sous une exposition de plus ou moins longue durée



SOURCES D ’ENERGIE CALORIFIQUE

Flamme Nue

25%

Cigarette

Travail à point chaud

APPAREILS

Electricité

25%

FACTEUR HUMAIN

BRICOLAGE

SURCHARGE

ABSENCE

Mecaniques

Chimiques

Biologiques

Nucléaires

Réactions

12%

Causes naturelles

2%

Indéterminés

36%

?


Le combustible
Le COMBUSTIBLE

Le combustible peut se présenter sous trois états:

gaz, liquide ou solide.


Le combustible1
Le COMBUSTIBLE

Grandeurs physiques:

de combustion

point d’éclair

limite d’inflammabilité

température d’auto-inflammation

pouvoir de comburant

pouvoir, charge, potentiel calorifiques


Le combustible2
Le COMBUSTIBLE

Grandeurs physiques:

des gaz

densité, vitesse de diffusion

des liquides

densité liquide & vapeur, température d’ébullition, tension de vapeur

des solides

degré de division, homogénéité, teneur en eau, configuration géométrique


Le combustible3
Le COMBUSTIBLE

Mais seuls les gaz brûlent avec flammes; donc pour produire une combustion avec flammes, un liquide ou un solide doivent d’abord produire des gaz ou des vapeurs.


Le combustible4
Le COMBUSTIBLE

Le point d’éclair:

C’est la température la plus basse à laquelle le liquide inflammable émet suffisamment de vapeurs pour que celles-ci, mélangées à l’air, s’enflamment sous l’effet d’une source de chaleur normalisée ( flamme pilote,...)


Le combustible5
Le COMBUSTIBLE

PRODUITS POINT D’ECLAIR

Ether - 45 °

Acétone - 19 °

Essence < - 20 °

Methanol + 11 °

Ethanol + 12 °

White Spirit + 33 °

Fuel lourd + 110 °


Le combustible6
Le COMBUSTIBLE

Le point feu:

La différence avec le point d’éclair est que, pour le point feu, l’inflammation locale se maintient pour provoquer une combustion continue.


Le combustible7

Dès lors un gaz ou une vapeur d’un liquide inflammable ne brûleront que lorsque la température de ce gaz ou de cette vapeur est supérieure au point d’éclair de ce gaz ou de cette vapeur.

Le COMBUSTIBLE


Le combustible8

D’autre part, il faut aussi se trouver dans la zone d’inflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité.

Le COMBUSTIBLE


Le combustible9
Le COMBUSTIBLE d’inflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité.


Le combustible10
Le d’inflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité. COMBUSTIBLE


LIMITES D’INFLAMMABILITE d’inflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité. densité (air=1)

GazNaturel 0.6

5 15.8

Butane 2.01

Propane 1.6

Acétylène 0.9

CO 0.97

11 75

Hydrogène0.07

476

1.3 8.8

1.7 9.5

2.3 81


Le combustible11
Le COMBUSTIBLE d’inflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité.

PRODUITS Limite inférieure Limite supérieure

Acétylène 2,5% 80%

Acétone 2% 13%

Ethanol 2,5% 19%

Benzène 1,4% 8%

Essence 1,4% 6%

Butane 1,6% 8,5%

Octane 0,8% 3,2%

Méthane 5% 14%


Le combustible12
Le COMBUSTIBLE d’inflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité.

PRODUITS Limite inférieure Limite supérieure

Hydrogène 4% 75%

Monoxyde de carbone 12% 74%

Ether 1,7% 40%


Le combustible13

La température d’auto-inflammation est la température minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

Le COMBUSTIBLE


Le combustible14
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

PRODUITS POINT D’ECLAIR TEMPERATURE D’AUTO

INFLAMMATION

Ether - 45 ° 180

Acétone - 19 ° 538 °

Essence < - 20 ° > 220 °

Methanol + 11 ° 455 °

Ethanol + 12 ° 370 °

White Spirit + 33 ° 210 ° - 500 °

Fuel lourd + 110 ° 220 ° - 300 °


Le combustible15
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

  • RGPT

    • liquide extrêmement inflammable:

      Pt éclair < 0°C ET Pt ébullition  35°C

    • liquide facilement inflammable:

      Pt éclair < 21°C

    • liquide inflammable:

      Pt éclair < 55°C


Le combustible16
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

Le pouvoir comburant c’est :

la quantité d’air nécessaire à la combustion complète d’une unité de volume de gaz


Le combustible17
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

Grandeurs physiques:

de combustion

point d’éclair

limite d’inflammabilité

température d’auto-inflammation

pouvoir de comburant

pouvoir, charge, potentiel calorifiques


Le combustible18
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

Lepouvoir calorifique C d’un corps c’est :

la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète dans l’air d’une unité de masse (kg) ou de volume (m3) de ce corps

  • CO 10 MJ/kg

  • Papier, bois 17 à 20 MJ/kg

  • PVC 23 MJ/kg

  • Essence 43 MJ/kg

  • Hydrogène 120 MJ/kg

  • Gaz naturel 36 MJ/kg


Le combustible19
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

La charge calorifique Q d’un produit c’est :

la quantité d’énergie qui est dégagée par une combustion complète de ce produit

Q = MC

  • Q = charge calorifique en MJ

  • M = masse du produit en kg

  • C = pouvoir calorifique en MJ/kg


Le combustible20
Le COMBUSTIBLE minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

Le potentiel calorifique (= densité de charge calorifique) P c’est :

la charge calorifique par unité de surface de planchers.

Elle permet d’évaluer la charge calorifique d’un local en tenant compte de sa destination et de sa surface


Le degr de division
Le Degré de Division minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.


Le degr de division1
Le Degré de Division minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.


D veloppement de l incendie1
Développement de l ’incendie minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

  • Evaluation des sources de chaleur

    • Pouvoir calorifique C

    • Charge calorifique Q

    • Potentiel calorifique P (= densité de charge calorifique)


D veloppement de l incendie2
Développement de l ’incendie minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément sans présence d’étincelle, flamme ou corps chaud.

  • Modes de transfert de chaleur

    • Rayonnement

      • transfert de chaleur par IR

    • Convection

      • transfert de chaleur par fluide en mouvement

    • Conduction

      • transfert de chaleur au travers de la matière

      • quantité de chaleur qui traverse 1 m de matière sur une surface de 1m2 en 1 seconde lorsque écart de 1°C entre 2 faces de la matière


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