La Combustion
La combustion complète
La combustion complète donne des produits comme le CO2, le SO2, la vapeur d'eau, etc. qui ne peuvent plus brûler.
Lorsque la combustion complète a lieu dans l'hydrocarbure et l'oxygène, elle libère du dioxyde de carbone et de l'eau.
Hydrocarbure + Oxygène === Dioxyde de carbone + Eau
CH4 O2 CO2 H2O
La combustion incomplète
La combustion incomplète (due à un air insuffisant ou bouché) donne du CO, de l'alcool, des aldéhydes, etc. qui peuvent brûler davantage.
De même après une combustion incomplète d'Hydrocarbure et d'Oxygène, il dégage du Monoxyde de Carbone et de l'Eau.
Hydrocarbure + Oxygène === Monoxyde de carbone + Eau
CH4 O2 CO H2O
Inflammabilité & Combustibilité
Inflammabilité
Si le matériau s'enflamme facilement dans des circonstances normales et avec l'aide ou une source d'inflammation minimale, une seule étincelle suffit. Ex : Propane.
Combustibilité
Des matériaux comme le bois et le papier nécessitent des conditions vigoureuses pour prendre feu, une simple étincelle ne suffit pas.
Inflammabilité (ou) Combustibilité
Capacité de toute substance à prendre feu et à brûler. Il s'enflamme facilement et brûle, ce que l'on appelle l'inflammabilité ou la combustibilité.
Ex : papier, kérosène, essence, GPL.
Ininflammabilité (ou) Incombustibilité
Ce qui ne prend pas feu est appelé incombustibilité ou ininflammabilité.
Ex : eau, sable.
Limites d'inflammabilité
-
Limite inférieure d'inflammabilité/d'explosivité (LIE) : [˃10 %] Le pourcentage minimum de vapeur inflammable dans l'air qui peut s'enflammer en présence d'une source d'inflammation.
-
Limite supérieure d'inflammabilité/d'explosivité (LSE) : [˂20 %] Le pourcentage maximal de vapeur inflammable dans l'air qui peut s'enflammer en présence d'une source d'inflammation.
-
Mélange pauvre ou faiblement inflammable : la concentration la plus proche de la limite inférieure d'inflammabilité est appelée mélange pauvre inflammable.
-
Mélange riche ou fortement inflammable : la concentration la plus proche de la limite supérieure d'inflammabilité est appelée mélange riche inflammable.
Limites d'inflammabilité
|
Matériaux
|
LFL
|
UFL
|
| Hydrogène |
4 | 75 |
| Essence |
1.4 | 7.6 |
| Méthane |
4.4 | 16.4 |
| Acétylène |
2.5 | 100 |
| Diesel |
2 | 8 (environ) |
Tableau d'inflammabilité
Tous les produits chimiques qui ont un point d'éclair inférieur à 100 oF sont inflammables et supérieurs à 100 oF sont combustibles.
Où,
FP - Flammable Point / Point inflammable
PB - Boiling Point / Point d'ébullition
NFPA - National Fire Protection Association / Association nationale de protection contre les incendies
Tableau d'inflammabilité
|
|
|
Typ |
FP |
BP |
NFPA |
Inflammable |
IA |
Extrêmement inflammable |
˂73 o F
|
˂100 o F
|
4 |
Inflammable |
IB |
Haut inflammable
|
˂73 o F
|
˃100 o F
|
3 |
Inflammable |
IC |
Inflammable
|
˂73 o F - ˂100 o F
|
|
3 |
Combustible |
II |
Combustible extrême
|
≥100 o F ˂140 o F
|
|
2 |
Combustible |
IIIA |
Haut combustible
|
≥140 o F ˂200 o F
|
|
2 |
Combustible |
IIB |
Combustible
|
≥200 o F
|
|
1 |
Limites inférieures/supérieures d'explosivité
Limites inférieure et supérieure d'explosivité pour les gaz et vapeurs inflammables.
Avant qu'un incendie ou une explosion puisse se produire, trois conditions doivent être remplies simultanément. Un carburant, c'est-à-dire un gaz combustible et de l'oxygène (air), doit exister dans certaines proportions, ainsi qu'une source d'inflammation, telle qu'une étincelle ou une flamme. Le rapport de carburant et d'oxygène requis varie avec chaque gaz ou vapeur combustible.
La concentration minimale d'un gaz ou d'une vapeur combustible particulière nécessaire pour entretenir sa combustion dans l'air est définie comme la limite inférieure d'explosivité (LIE) pour ce gaz. En dessous de ce niveau, le mélange est trop "faible" pour brûler.
La concentration maximale d'un gaz ou d'une vapeur qui brûlera dans l'air est définie comme la limite supérieure d'explosivité (LSE) . Au-dessus de ce niveau, le mélange est trop "riche" pour brûler. La plage entre la LIE et la LSE est connue sous le nom de plage d'inflammabilité pour ce gaz ou cette vapeur.
Ex : Méthane
LIE : 5 % en volume dans l'air.
LSE : 17 % en volume dans l'Air.
Limites d'explosivité inférieure et supérieure
Les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous ne sont valables que pour les conditions dans lesquelles elles ont été déterminées (généralement température ambiante et pression atmosphérique à l'aide d'un tube de 2 pouces avec allumage par étincelle).
La plage d'inflammabilité de la plupart des matériaux s'élargit à mesure que la température, la pression et le diamètre du récipient augmentent. Toutes les concentrations en pourcentage en volume.
| Gaz |
LIE
|
LSE
|
| Acétone |
2.6 | 13 |
| Acétylène |
2.5 | 100 |
| Acrylonitrile |
3 | 17 |
| Ammoniac |
15 | 28 |
| Benzène |
1.3 | 7.9 |
| Butadiène |
2 | 12 |
| Butane |
1.8 | 8. |
| Butanol |
1.7 | 12 |
| Butène |
1.6 | 10 |
| Cis 2 Butène |
1.7 | 9.7 |
| Trans 2 Butène |
1.7 | 9.7 |
| Acétate de butyle |
1,4 |
8 |
| Monoxyde de carbone |
12.5 | 74 |
| Sulfure de carbonyle |
12 | 29 |
| Chlorotrifluoroéthylène |
8.4 | 38.7 |
| Cumène |
0.9 | 6.5 |
| Cyanogène |
6.6 | 32 |
| Cyclohexane |
1.3 | 7.8 |
| Cyclopropane |
2.4 | 10.4 |
| Deutérium |
4.9 | 75 |
| Diborane |
0.8 | 88 |
| Dichlorosilane |
4.1 | 98.8 |
| Diéthylbenzène |
0.8 |
|
| Difluoro Chloroéthane |
9 | 14.8 |
| Difluoroéthane |
5.1 | 17.1 |
| Difluoroéthylène |
5.5 | 21.3 |
| Diméthylamine |
2,8 |
14,4
|
| Éther diméthylique |
3,4 |
27 |
| Diméthylpropane |
1.4 | 7.5 |
| Éthane |
3 | 12.4 |
| Éthanol |
3.3 | 19 |
| Acétate d'éthyle |
2,2 |
11 |
| Éthyl Benzène |
1 | 6.7 |
| Chlorure d'éthyle |
3.8 | 15.4 |
| Éthylène |
2.7 | 36 |
| Oxyde d'éthylène |
3.6 | 100 |
| Essence |
1.2 | 7.1 |
| Heptane |
1.1 | 6.7 |
| Hexane |
1.2 | 7.4 |
| Hydrogène |
4 | 75 |
| Cyanure d'hydrogène |
5.6 | 40 |
| Sulfure d'hydrogène |
4 | 44 |
| Isobutane |
1.8 | 8.4 |
| Isobutylène |
1.8 | 9.6 |
| Isopropanol |
2.2 |
|
| Méthane |
5 | 17 |
| Méthanol |
6.7 | 36 |
| Méthylac éthylène | 1.7 | 11.7 |
| Bromure de méthyle |
10 | 15 |
| 3 Méthyl 1 Butène |
1.5 | 9.1 |
| Méthyl Cellosolve |
2.5 | 20 |
| Chlorure de méthyle |
7 | 17.4 |
| Méthyléthylcétone | 1.9 | 10 |
| Méthylmercaptan |
3.9 | 21.8 |
| Éther méthylvinylique |
2.6 | 39 |
| Lamine monoéthylique |
3.5 | 14 |
| Monométhy lamine |
4.9 | 20.7 |
| Nickel carbonyle |
2 |
|
| Pentane |
1.4 | 7.8 |
| Picoline |
1.4 |
|
| Propane |
2.1 | 9.5 |
| Propylène |
2.4 | 11 |
| Oxyde de propylène |
2.8 | 37 |
| Styrène |
1.1 |
|
| Tétrafluoroéthylène |
4 | 43 |
| Tétrahydrofurane |
2 |
|
| Toluène |
1.2 | 7.1 |
| Trichloroéthylène |
12 | 40 |
| Triméthylamine |
2 | 12 |
| Térébenthine |
0.7 |
|
| Acétate de vinyle |
2.6 |
|
| Bromure de vinyle |
9 | 14 |
| Chlorure de vinyle |
4 | 22 |
| Fluorure de vinyle |
2.6 | 21.7 |
| Xylène |
1.1 | 6.6 |
La Combustion : Processus, Réactions et Dynamique des Flammes
La combustion est un processus chimique complexe où un combustible réagit avec un comburant, généralement l'oxygène, pour produire de la chaleur et de la lumière. Cette réaction de combustion nécessite une énergie d'activation pour démarrer, souvent fournie par une étincelle ou une flamme. La thermodynamique de la combustion joue un rôle crucial dans ce processus, déterminant la quantité de chaleur libérée et la vitesse de combustion. Les flammes résultantes sont visibles et indiquent la présence de la réaction exothermique en cours.
Les produits de combustion incluent divers gaz et particules, souvent du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau, mais aussi des polluants comme le monoxyde de carbone et des cendres. Comprendre la thermodynamique et la vitesse de combustion est essentiel pour évaluer l'efficacité et la sécurité des systèmes de combustion. Des connaissances approfondies sur ces aspects permettent de concevoir des mesures de prévention et d'extinction des incendies plus efficaces, en réduisant les risques et en contrôlant les flammes et leurs produits de combustion.
Exploration des Réactions de Combustion : De l'Énergie d'Activation aux Produits de Combustion
Le processus de combustion commence lorsque l'énergie d'activation est suffisante pour initier la réaction entre un combustible et un comburant. Cette énergie d'activation déclenche la réaction de combustion, produisant des flammes et libérant une grande quantité de chaleur. La vitesse de combustion dépend de nombreux facteurs, y compris la nature du combustible, la concentration du comburant et les conditions environnementales. Une compréhension approfondie de ces facteurs est essentielle pour la gestion et la prévention des incendies.
La thermodynamique de la combustion examine l'efficacité avec laquelle l'énergie chimique du combustible est convertie en chaleur et lumière. Les produits de combustion, tels que les gaz chauds et les particules, sont des indicateurs des réactions en cours et de leur efficacité. En étudiant ces produits et la vitesse de combustion, les experts peuvent améliorer les systèmes de combustion pour réduire les émissions nocives et augmenter la sécurité. Des stratégies de prévention et d'extinction des incendies bien conçues reposent sur cette compréhension approfondie du processus de combustion.
