Evaluation des flux de chaleur mis en jeu lors de la combustion stationnaire de plaques thermiquement épaisses de PMMA

International audienceDans la communauté scientifique, un élément qui fait consensus est la difficulté à modéliser et à évaluer la source combustible, en termes de puissance et donc de débit de pyrolyse. Les modèles de pyrolyse existants, reposent le plus souvent sur des hypothèses simplificatrices. Les études expérimentales dédiées à ce problème montrent une grande dispersion des résultats. L’objectif de la présente étude est double : améliorer notre connaissance des mécanismes thermiques impliqués dans le processus de dégradation thermique des matériaux solides et acquérir des données utiles à la validation des modèles de pyrolyse. Pour cela, des expérimentations ont été conduites pour quantifier l’ensemble des flux de chaleur mis en jeu lors de la combustion stationnaire d’une plaque verticale de PMMA thermiquement épaisse. Les résultats obtenus montrent une décroissance du flux total de la flamme de 30.5 à 23.7kW/m² quand la hauteur augmente de 2.5 à 20cm alors que le flux radiatif est quasiment constant, autour de 7kW/m². La réémission de la plaque a été estimée en utilisant une procédure de retournement de la plaque, pour laquelle on observe l’extinction naturelle de la flamme. A mi-hauteur de la plaque, le flux réémis par la plaque a été estimé à 11.5kW/m², ce qui correspond à une température équivalente corps noir de 671K. Les débits massiques surfaciques ont été déduits du bilan d’énergie à l’interface et comparés à ceux obtenus par des mesures directes. L’accord est excellent. D’autres expérimentations ont par ailleurs été développées afin de déterminer les flux radiatifs à l’arrière de la plaque combustible. A partir de ces données et de la résolution numérique du problème de transferts couplés faisant intervenir le rayonnement et la conduction dans le matériau semi-transparent solide, les contributions radiatives internes provenant de la flamme, de la surface bullée, et du matériau vierge chauffé ont été estimées autour de 2.6kW/m². Références 1.Orloff et al., Proc. Combust. Inst., 15 (1974), 183–192. 2.Beaulieu et al., Fire Safety J. 43 (2008), 410–428. 3.Gollner et al., 7th US Combust. Meeting, (2011). 4.Tsai et al., Proc. 8th Symp. IAFSS (2005), 409–419. 5.Pizzo et al., Combust. Flame, 152-3 (2008), 451-460. 6.Modest M.F., Radiative Heat Transfer, Mc Graw-Hill, NY, 1993