能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)前世界范圍內(nèi)所面臨的兩個(gè)重大問(wèn)題。作為一種清潔、可再生的二次能源,氫能被認(rèn)為是未來(lái)最具有應(yīng)用前景的替代能源之一。然而,在氫能的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之前,必須充分研究氫氣在生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等各個(gè)環(huán)節(jié)中的安全問(wèn)題以增強(qiáng)決策者的信心和消除公眾的疑慮。研究氫氣意外泄漏和泄漏后氫氣在空氣中的擴(kuò)散,對(duì)于制定相關(guān)的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)具有重要的意義。本文針對(duì)意外氫氣泄漏問(wèn)題展開(kāi)了一系列實(shí)驗(yàn)、理論和數(shù)值模擬研究。搭建了平面激光瑞利散射（PLRS）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以可視化地測(cè)量氫氣泄漏射流的濃度場(chǎng),同時(shí)還建立了使用微型熱導(dǎo)計(jì)測(cè)量氦氣濃度的氦氣泄漏實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)研究了不同流量下的亞聲速射流和不同實(shí)驗(yàn)條件下的高壓欠膨脹射流。氫氣和氦氣的濃度測(cè)量結(jié)果都表明射流氣體沿軸向的質(zhì)量分?jǐn)?shù)衰減符合雙曲線衰減規(guī)律,而徑向質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布可以用高斯曲線來(lái)表示,同時(shí)也驗(yàn)證了射流氣體濃度分布的自模性。建立了透射式紋影實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),拍攝了高壓欠膨脹氫氣射流所產(chǎn)生的激波圖像,并測(cè)量了馬赫盤(pán)的位置、直徑和邊界層厚度等激波結(jié)構(gòu)的特征尺寸。測(cè)量結(jié)果表明,上述激波結(jié)構(gòu)的特征尺寸均與噴嘴直徑和壓力比的平方根成正比。以往用來(lái)計(jì)算低壓泄漏的傳統(tǒng)積分... 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：162 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

不同燃料的單位質(zhì)量能量密度

清華大學(xué)泄漏發(fā)生后由于浮力的作用，氫氣火焰的方向幾乎是豎直向上的，從而沒(méi)有在車輛底部等相對(duì)狹窄的空間內(nèi)形成高濃度的可燃混合氣，而汽油車則由于汽油在車輛底部的集聚而發(fā)生了劇烈燃燒。雖然這個(gè)實(shí)驗(yàn)的情景非常特殊，并不具有普遍性，但是也能反映出氫氣密度低、擴(kuò)散性好的特點(diǎn)是有利于安全的。

也能反映出氫氣密度低、擴(kuò)散性好的特點(diǎn)是有利于安全的。圖 1.2 氫氣車和汽油車泄漏并點(diǎn)燃后不同時(shí)刻的情景[6]氫氣的單位質(zhì)量能量密度很高，但是其單位體積能量密度卻非示，即使以極高的壓力儲(chǔ)存，氫氣的單位體積能量密度也遠(yuǎn)低因此，在實(shí)際應(yīng)用中氫氣必須被高壓儲(chǔ)存以提供足夠的能量。氣加注壓力為 350 bar，而氫能汽車上的儲(chǔ)氫壓力更是高達(dá)到所示。


本文編號(hào)：3534178