储氢系统意外氢气泄漏和扩散研究

发布时间：2021-12-11 06:30

　　能源短缺和环境污染是当前世界范围内所面临的两个重大问题。作为一种清洁、可再生的二次能源,氢能被认为是未来最具有应用前景的替代能源之一。然而,在氢能的大规模商业化应用之前,必须充分研究氢气在生产、运输和储存等各个环节中的安全问题以增强决策者的信心和消除公众的疑虑。研究氢气意外泄漏和泄漏后氢气在空气中的扩散,对于制定相关的安全规范和标准具有重要的意义。本文针对意外氢气泄漏问题展开了一系列实验、理论和数值模拟研究。搭建了平面激光瑞利散射（PLRS）实验系统以可视化地测量氢气泄漏射流的浓度场,同时还建立了使用微型热导计测量氦气浓度的氦气泄漏实验系统。实验研究了不同流量下的亚声速射流和不同实验条件下的高压欠膨胀射流。氢气和氦气的浓度测量结果都表明射流气体沿轴向的质量分数衰减符合双曲线衰减规律,而径向质量分数分布可以用高斯曲线来表示,同时也验证了射流气体浓度分布的自模性。建立了透射式纹影实验系统,拍摄了高压欠膨胀氢气射流所产生的激波图像,并测量了马赫盘的位置、直径和边界层厚度等激波结构的特征尺寸。测量结果表明,上述激波结构的特征尺寸均与喷嘴直径和压力比的平方根成正比。以往用来计算低压泄漏的传统积分... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

不同燃料的单位质量能量密度

清华大学泄漏发生后由于浮力的作用，氢气火焰的方向几乎是竖直向上的，从而没有在车辆底部等相对狭窄的空间内形成高浓度的可燃混合气，而汽油车则由于汽油在车辆底部的集聚而发生了剧烈燃烧。虽然这个实验的情景非常特殊，并不具有普遍性，但是也能反映出氢气密度低、扩散性好的特点是有利于安全的。

也能反映出氢气密度低、扩散性好的特点是有利于安全的。图 1.2 氢气车和汽油车泄漏并点燃后不同时刻的情景[6]氢气的单位质量能量密度很高，但是其单位体积能量密度却非示，即使以极高的压力储存，氢气的单位体积能量密度也远低因此，在实际应用中氢气必须被高压储存以提供足够的能量。气加注压力为 350 bar，而氢能汽车上的储氢压力更是高达到所示。


本文编号：3534178