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Physique & Chimie du Feu ir Alain GEORGES Jour : 75% Nuit : 25% 100 MORTS PAR AN 100 MORTS PAR AN 13.000 Incendies par an Transport10% Travail 20% MAISON70%

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2 Physique & Chimie du Feu ir Alain GEORGES

3 Jour : 75% Nuit : 25% 100 MORTS PAR AN 100 MORTS PAR AN Incendies par an Transport10% Travail 20% MAISON70%

4 INCENDIE DOMESTIQUE : CAUSES DE DECES % % % INTOXIQUES FUMEES BRULES AUTRES

5 Naissance Développement Développement de lincendie Propagation

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7 Evolution suivant le combustible Feu d hydrocarbure Feu de bois

8 Quest-ce quun incendie? Un incendie est une réaction chimique entre: –un combustible (solide, liquide ou gaz) –et un comburant. De plus il faut un apport physique dénergie. Combustible + Comburant + Produits de combustion

9 Le Triangle du Feu COMBURANT COMBUSTIBLE ENERGIE CALORIFIQUE Le Triangle du Feu

10 La COMBUSTION Exemple de combustion: Papier, bois, textile, … à base de carbone 2 C + O 2 2 CO C + O 2 CO 2 C + O 2 CO 2

11 Le COMBURANT Généralement, le comburant sera loxygène de lair. Lair se compose de 21 % doxygène (O 2 ); 78 % dazote (N 2 ); 1 % dautres gaz (Ar,…)

12 Le COMBURANT Grandeurs physiques : La température La concentration de gaz en % –Volume (14% O 2 difficulté pour lhomme) (10% O 2 mort dhomme) –Poids

13 Le COMBURANT Concentration doxygène anormalement élevée : Danger d inflammation augmente : Moins de quantité de chaleur nécessaire Moins de quantité de chaleur nécessaire Vitesse de combustion plus élevée Vitesse de combustion plus élevée Température de flamme plus élevée Température de flamme plus élevée Exemple de température de flamme du PropaneExemple de température de flamme du Propane 1925°C dans l air 1925°C dans l air 2850°C dans l oxygène pur 2850°C dans l oxygène pur

14 Le COMBURANT Concentration doxygène 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

15 Lapport Calorifique Grandeurs physiques : La température Lénergie calorifique La chaleur massique Le rayonnement calorifique

16 Lapport Calorifique Grandeurs physiques : La température áCigarette 300°C áAllumette1.000°C áArc électrique4.000°C áSurface du soleil6.000°C

17 Lapport Calorifique Grandeurs physiques : Lénergie calorifique Lénergie mécanique, calorifique ou électrique: Joule (J = W.s) KWh (1000 W x 3600 s) = J 1 cal = 4,186 J Elle intervient dans dautres grandeurs physiques

18 Lapport Calorifique Grandeurs physiques : La chaleur massique (J/kg °C) (anciennement Chaleur spécifique) Cest la quantité de chaleur (J) nécessaire à élever une masse de 1 kg de ce corps de 1 degré centigrade

19 Lapport Calorifique Q = m c (t-t 0 ) Q = énergie calorifique (J) Q = énergie calorifique (J) m = masse du corps (kg) m = masse du corps (kg) c = chaleur massique du corps (J/kg°C) c = chaleur massique du corps (J/kg°C) t = température du corps après qu il ait reçu la quantité de chaleur Q t = température du corps après qu il ait reçu la quantité de chaleur Q t 0 = température initiale du corps avant qu il n ait reçu Q t 0 = température initiale du corps avant qu il n ait reçu Q

20 Lapport Calorifique Grandeurs physiques : Le rayonnement calorifique Le rayonnement calorifique émis par un corps A peut être calculé par la formule de Stefan- Bolzmann E = T 4 E = rayonnement calorifique émis par A (W/cm 2 ) = coefficient démission de la surface du corps A = constante de Stefan-Bolzmann = W/cm 2 K 4

21 Lapport Calorifique Ordre de grandeur de quelques rayonnements (W/cm 2 ) 0.07 soleil en été à la surface de la terre en Belgique 0.1 rayonnement max supporté indéfiniment par lhomme 0.5 idem mais durant 8 s ou lhomme avec équipement dintervention 1max 3 s 1.25le bois à 350°C 2.8 inflammation spontanée du bois lors dune exposition de longue durée 5rayonnement min qui enflamme spontanément tous les produits combustibles sous une exposition de plus ou moins longue durée

22 Lapport Calorifique

23 SOURCES D ENERGIE CALORIFIQUE Flamme Nue 25% Electricité 25% APPAREILS FACTEUR HUMAIN BRICOLAGE SURCHARGE ABSENCE Réactions 12% Mecaniques Chimiques Biologiques Nucléaires Causes naturelles 2% Indéterminés 36% Cigarette Travail à point chaud

24 Le COMBUSTIBLE Le combustible peut se présenter sous trois états: gaz, liquide ou solide.

25 Le COMBUSTIBLE Grandeurs physiques : de combustion –point déclair –limite dinflammabilité –température dauto-inflammation –pouvoir de comburant –pouvoir, charge, potentiel calorifiques

26 Le COMBUSTIBLE Grandeurs physiques : des gaz –densité, vitesse de diffusion des liquides –densité liquide & vapeur, température débullition, tension de vapeur des solides –degré de division, homogénéité, teneur en eau, configuration géométrique

27 Le COMBUSTIBLE Mais seuls les gaz brûlent avec flammes; donc pour produire une combustion avec flammes, un liquide ou un solide doivent dabord produire des gaz ou des vapeurs.

28 Le COMBUSTIBLE Le point déclair: Cest la température la plus basse à laquelle le liquide inflammable émet suffisamment de vapeurs pour que celles-ci, mélangées à lair, senflamment sous leffet dune source de chaleur normalisée ( flamme pilote,...)

29 Le COMBUSTIBLE Ether - 45 ° Acétone - 19 ° Essence< - 20 ° Methanol + 11 ° Ethanol + 12 ° White Spirit + 33 ° Fuel lourd ° PRODUITS POINT DECLAIR

30 Le COMBUSTIBLE Le point feu: La différence avec le point déclair est que, pour le point feu, linflammation locale se maintient pour provoquer une combustion continue.

31 Dès lors un gaz ou une vapeur dun liquide inflammable ne brûleront que lorsque la température de ce gaz ou de cette vapeur est supérieure au point déclair de ce gaz ou de cette vapeur. Le COMBUSTIBLE

32 Dautre part, il faut aussi se trouver dans la zone dinflammabilité, c-à-d entre la limite inférieure et la limite supérieure dinflammabilité. Le COMBUSTIBLE

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35 Gaz Naturel0.6 Butane2.01 Propane1.6 Acétylène0.9 CO0.97 Hydrogène0. 07 LIMITES DINFLAMMABILITE LIMITES DINFLAMMABILITE densité (air=1)

36 PRODUITSLimite 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 COMBUSTIBLE

37 PRODUITSLimite inférieure Limite supérieure Hydrogène 4% 75% Monoxyde de carbone 12%74% Ether 1,7% 40% Le COMBUSTIBLE

38 La température dauto-inflammation est la température minimale à laquelle le mélange senflamme spontanément sans présence détincelle, flamme ou corps chaud. Le COMBUSTIBLE

39 Ether - 45 ° 180 Acétone - 19 ° 538 ° Essence 220 ° Methanol + 11 ° 455 ° Ethanol + 12 ° 370 ° White Spirit + 33 ° 210 ° ° Fuel lourd ° 220 ° ° PRODUITSPOINT DECLAIR TEMPERATURE DAUTO INFLAMMATION INFLAMMATION

40 Le COMBUSTIBLE 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

41 Le COMBUSTIBLE Le pouvoir comburant cest : la quantité dair nécessaire à la combustion complète dune unité de volume de gaz

42 Le COMBUSTIBLE Grandeurs physiques : de combustion –point déclair –limite dinflammabilité –température dauto-inflammation –pouvoir de comburant –pouvoir, charge, potentiel calorifiques

43 Le COMBUSTIBLE L e pouvoir calorifique C dun corps cest : la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète dans lair dune unité de masse (kg) ou de volume (m 3 ) de ce corps CO10 MJ/kg Papier, bois17 à 20 MJ/kg PVC23 MJ/kg Essence43 MJ/kg Hydrogène120 MJ/kg Gaz naturel 36 MJ/kg

44 Le COMBUSTIBLE La charge calorifique Q dun produit cest : la quantité dénergie 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

45 Le COMBUSTIBLE Le potentiel calorifique (= densité de charge calorifique) P cest : la charge calorifique par unité de surface de planchers. Elle permet dévaluer la charge calorifique dun local en tenant compte de sa destination et de sa surface

46 Le Degré de Division

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48 Développement de l incendie Evaluation des sources de chaleur –Pouvoir calorifique C –Charge calorifique Q –Potentiel calorifique P (= densité de charge calorifique)

49 Développement de l incendie 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 1m 2 en 1 seconde lorsque écart de 1°C entre 2 faces de la matière


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