加氢站高压氢气充装策略及泄漏爆炸后果预测研究

发布时间：2017-06-19 04:03

  本文关键词：加氢站高压氢气充装策略及泄漏爆炸后果预测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了应对日益严峻的能源紧缺和环境污染问题,清洁、高效的氢燃料电池汽车是新能源汽车一个重要发展方向,加氢站作为氢燃料电池汽车商业化运行的必备基础设施,其关键技术和安全保障对氢燃料电池汽车的推广和利用具有重要意义。高压氢气在快速充装过程中温度升高明显,严重威胁车用储氢系统的安全,此外氢气易泄漏、易扩散和易燃易爆的特性也是加氢站安全建设中必须考虑的难题。本文分别针对加氢站高压氢气快速充装策略和泄漏爆炸后果预测等氢能利用和储存的安全问题开展了较为系统的研究。主要研究内容如下：(1)基于高压氢气快速充装过程的主要产热机制以及散热机制,综合考虑氢气真实气体性质,建立高压氢气快充温升的一维数值模型,并对Ⅲ型和Ⅳ型气瓶的各产热和散热机制进行量化计算,明确了产热和散热的主要影响因素。(2)以不同充装条件和环境参数对快充结束后氢气温度的影响规律为基础,制定了适用于储氢质量为2～4kg和5～7kg、工作压力为70 MPa Ⅲ型车用储氢系统的充装策略,该策略能够提高预冷温度等级,有助于节省设备投入和预冷能耗。(3)利用三维CFD数值模拟软件FLACS对39 MPa高压氢气发生泄漏后从扩散至点火爆炸的全过程进行模拟,并对可燃氢气云的扩散过程和爆炸后果进行定量分析。(4)探究了不同环境风速、环境温度和点火时间、点火位置对爆炸强度和危害距离等事故后果评价指标的影响规律,明确了爆炸强度和危害距离的决定因素。本文的研究成果可以为加氢站70MPa Ⅲ型车用储氢系统快速充装过程中工艺参数的选择提供指导,也能够为加氢站定量风险评价提供理论支持。
【关键词】：高压氢气 快充温升 充装策略 泄漏爆炸 FLACS
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ086
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-17
• 符号说明17-20
• 1 绪论20-44
• 1.1 引言20-32
• 1.1.1 氢燃料电池汽车发展概述20-25
• 1.1.2 车载复合材料氢气瓶发展概述25-29
• 1.1.3 加氢站发展概述29-32
• 1.2 快充温升规律及控制方法研究进展32-35
• 1.3 加氢站高压氢气泄漏爆炸后果研究进展35-40
• 1.4 目前存在的问题40-41
• 1.4.1 车用氢气瓶快充温升规律和控制方法存在的不足40-41
• 1.4.2 加氢站高压氢气泄漏爆炸后果研究存在的不足41
• 1.5 研究内容和技术路线41-44
• 1.5.1 课题来源41-42
• 1.5.2 研究内容42
• 1.5.3 技术路线42-44
• 2 数学模型44-66
• 2.1 高压氢气快充温升数学模型44-58
• 2.1.1 热力学过程分析44-45
• 2.1.2 基本假设45
• 2.1.3 控制方程45-50
• 2.1.4 数值算法50-55
• 2.1.5 模型验证55-58
• 2.2 高压氢气泄漏爆炸数学模型58-66
• 2.2.1 高压氢气泄漏爆炸过程分析58-59
• 2.2.2 控制方程59-61
• 2.2.3 数值算法61
• 2.2.4 模型验证61-66
• 3 高压氢气快充温升机制及充装策略研究66-94
• 3.1 温升热物理机制研究66-70
• 3.1.1 产热机制66-68
• 3.1.2 散热机制68-69
• 3.1.3 本节小结69-70
• 3.2 温升影响规律研究70-80
• 3.2.1 境温度和瓶内氢气初始温度70-72
• 3.2.2 充入氢气温度72-74
• 3.2.3 初始充装压力74-75
• 3.2.4 升压速率和充装时间75-77
• 3.2.5 气瓶结构77-79
• 3.2.6 本节小结79-80
• 3.3 充装策略研究80-92
• 3.3.1 充装要求80-81
• 3.3.2 基本假设81-82
• 3.3.3 充装策略制定82-91
• 3.3.4 本节小结91-92
• 3.4 本章小结92-94
• 4 加氢站高压氢气泄漏爆炸后果预测研究94-114
• 4.1 高压氢气泄漏爆炸过程分析94-101
• 4.1.1 扩散模拟结果及分析95-96
• 4.1.2 爆炸模拟结果及分析96-101
• 4.1.3 本节小结101
• 4.2 高压氢气泄漏爆炸后果影响规律研究101-112
• 4.2.1 环境风速101-104
• 4.2.2 环境温度104-106
• 4.2.3 点火位置106-109
• 4.2.4 点火时间109-111
• 4.2.5 本节小结111-112
• 4.3 本章小结112-114
• 5 总结与展望114-116
• 5.1 结论114-115
• 5.2 展望115-116
• 参考文献116-124
• 在读期间取得的科研成果124
• 在读期间参与科研项目124-125
• 在读期间获得奖项125

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 毛宗强;氢能及其近期应用前景[J];科技导报;2005年02期

2 郑津洋;欧可升;邵忠瑛;何云堂;;氢燃料电池汽车全球技术法规研究[J];标准科学;2010年12期

3 雷闽;李文春;梁勇军;;车用压缩天然气全复合材料气瓶缺陷分析[J];压力容器;2010年03期

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本文编号：461474