Etude de la decomposition de l'hydrazine par compression rapide : application aux risques d'explosion

Study of hydrazine decomposition by rapid compression. Application to the explosion hazard

• Auteur / Autrice : Christelle Bourgeois
• Direction : Claude Paillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Cette these s'inscrit dans un programme du cnes sur la securite de fonctionnement des moteurs a hydrazine d'ariane 5. L'objectif etait de determiner les conditions d'explosion de l'hydrazine liees a la presence de bulles dans le liquide. La premiere partie est consacree a la modelisation cinetique de la decomposition thermique de l'hydrazine en phase gazeuse en presence de diluant. La reaction derriere une onde de choc reflechie a ete analysee par spectrometrie d'absorption entre 1100 et 1400 k pour des pressions comprises entre 200 et 1350 kpa. L'influence de la nature du diluant (n#2, he) et celle d'additifs (h#2, nh#3) sur la vitesse de reaction ont permis de valider un modele cinetique detaille comportant 48 etapes et 11 especes. La seconde partie concerne l'analyse du comportement d'une bulle, piegee dans l'eau et au contact d'une paroi, par imagerie rapide (27000 images s#-#1). La bulle est soumise a une compression initiee par une onde de choc reflechie sur une membrane separant le liquide du tube a choc. Elle est constituee d'un melange stoechiometrique d'ethylene/oxygene, dilue dans l'argon ou l'azote, dont les proprietes thermodynamiques et les temps caracteristiques de reaction sont proches de celles des melanges hydrazine/diluant. Le volume de la bulle est compris entre 100 et 1000 mm#3. L'etude de la deformation de la bulle montre que l'interface gaz/liquide est conservee pendant la premiere phase de compression puis elle se deteriore progressivement dans la phase d'expansion. L'analyse de la variation de la pression au voisinage de la bulle permet de justifier le modele de la compression adiabatique pendant cette phase pour des bulles de volumes de l'ordre ou superieurs a 100 mm#3. L'explosion est observee lorsque le delai d'inflammation est inferieur au temps correspondant a la premiere phase de compression de la bulle. Sur les bases de ces resultats sont discutes les risques d'explosion de l'hydrazine liquide soumise a une compression rapide proche de celle d'utilisation des systemes de controle d'attitude (sca)