COMBUSTION

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L'explosion

Les spécialistes appliquent le terme « explosion » à une combustion différente de la déflagration et de la détonation. Il s'agit de la phase ultime de l'évolution d'une réaction auto-accélérée qui prend naissance dans un mélange combustible. L'explosion se produit spontanément dans tout le mélange. Il n'y a donc pas à proprement parler de propagation. Le mot explosion a exactement la même signification dans les expressions « explosion chimique » et « explosion nucléaire ».

Dans les deux cas, on observe une réaction lente, par exemple celle qui se produit dans une pile atomique ; celle-ci se transforme en explosion quand des conditions critiques sont atteintes.

Le mot explosion est donc impropre pour caractériser les moteurs à allumage commandé. La combustion dans ces moteurs se fait, en effet, à l'aide d'une déflagration qui est provoquée par l'étincelle électrique de la bougie.

La température du mélange combustible initial joue un rôle important dans la naissance de l'explosion. Il est donc nécessaire d'ajouter ce troisième paramètre aux paramètres pression et concentration pour décrire correctement cette combustion un peu spéciale.

Le diagramme pression-température de la figurea correspond à une valeur fixe de la concentration. Il est partagé en deux parties : d'une part, la zone située à basse température et basse pression où se produit une réaction d'oxydation lente ; d'autre part, la zone à haute pression et à haute température où se produit l'explosion. La ligne de partage est la limite d'explosion.

Explosion

Dessin : Explosion

L'explosion 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Il y a lieu de considérer la température d'explosion chaque fois qu'une inflammation est purement thermique. Cette température varie évidemment beaucoup avec la pression ; seule sa valeur à la pression atmosphérique présente un intérêt immédiat. Il est difficile de donner des valeurs numériques précises, car cette température varie avec la concentration et aussi avec les dimensions du récipient dans lequel se trouve le mélange. Pour la plupart des composés hydrocarbonés, elle se situe entre 200 et 300 0C, mais elle atteint 400 à 450 0C dans les cas de l'hydrogène et du méthane.

Les limites d'explosion sont souvent plus complexes que celle représentée par la figure. Il existe en effet un mécanisme de combustion particulier dit combustion « froide » qui se produit uniquement entre 250 et 350 0C. Ce mécanisme qui met en jeu des peroxydes joue un rôle considérable dans le cognement des moteurs à allumage commandé et le fonctionnement des moteurs Diesel. L'hydrogène possède une limite d'explosion en trois parties avec une péninsule.

Explosion

Dessin : Explosion

L'explosion 

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Explosion

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Flamme d'un bec Bunsen

Flamme d'un bec Bunsen
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Flammes mobiles

Flammes mobiles
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Vitesse de propagation de déflagration

Vitesse de propagation de déflagration
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Diagramme pression-concentration

Diagramme pression-concentration
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Écrit par :

  • : ingénieur diplômé de l'École nationale supérieure de chimie de Paris, professeur à l'université des sciences et techniques de Lille

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Pour citer l’article

Michel LUCQUIN, « COMBUSTION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/combustion/