CN113624405B - 一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置 - Google Patents

一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113624405B
CN113624405B CN202110913882.0A CN202110913882A CN113624405B CN 113624405 B CN113624405 B CN 113624405B CN 202110913882 A CN202110913882 A CN 202110913882A CN 113624405 B CN113624405 B CN 113624405B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
limited space
hydrogen
pressure
schlieren
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110913882.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113624405A (zh
Inventor
段强领
辛杰
滕越
曾倩
孙金华
肖华华
王青松
金凯强
缪春辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC, Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN202110913882.0A priority Critical patent/CN113624405B/zh
Publication of CN113624405A publication Critical patent/CN113624405A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113624405B publication Critical patent/CN113624405B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N2013/003—Diffusion; diffusivity between liquids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明为一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置，整个试验装置包括高压气瓶、开关阀、输气管路、稳压阀、压力表、质量流量控制器、喷嘴、受限空间模型、气体浓度传感器、数据采集仪、纹影仪、高速摄像机和计算机等。该装置可用于：(1)研究不同泄漏速率、不同泄漏口大小、不同泄漏位置、不同泄漏方向等因素对受限空间内氢气泄漏扩散特性和规律的影响，并进一步完善氢气在受限空间内的泄漏扩散机理；(2)研究通风口特性、通风方式等对受限空间内氢气积聚与排放特性的影响，开发受限空间内氢气泄漏积聚的防治方法和技术；(3)研究不同受限空间条件对泄漏氢气扩散、积聚以及排放规律的影响；(4)实现受限空间内氢气扩散、积聚及排放过程的可视化研究。

Description

一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置
技术领域
本发明属于可燃性气体的安全的技术领域，具体涉及一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置。
背景技术
氢气由于具有无污染、燃烧效率高、热量大等独特优势，与传统的生物质和化石燃料相比，被认为是最具发展前景的清洁能源之一。氢能在工业过程和日常生活中有着十分广泛的应用，尤其在交通运输、能源系统、供电供热以及炼化冶金等领域有着举足轻重的作用。然而，氢气是易燃易爆气体，利用过程中的安全措施一旦失当，容易发生着火爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。近年来，美国、韩国、挪威接连发生了氢安全事故，直接导致相关业务暂停运营，引发了业界对氢燃料电池汽车产业健康发展的担忧和对氢能利用安全技术研究的重视与关注。氢能安全利用贯穿氢气的生产、储运、加注、利用等环节，是氢能产业健康发展的首要保障。高压气态储运氢具有充放氢速度快、容器结构简单等优点，是现阶段主要的储运方式。氢燃料电池汽车的氢气就储存在高压储氢罐里，与车内其他一系列零部件构成车载供氢系统，但是其中的导气管、燃料电池及其链接部分是薄弱环节，容易发生氢气泄漏。氢气由于密度小，泄漏至空气中很容易向上扩散，在受限空间内会在上部发生积聚，存在引发着火爆炸事故的潜在威胁。因此，开展受限空间内氢气意外泄漏之后的扩散以及相应的防治方法等方面的研究，不仅可以揭示受限空间内氢气泄漏扩散特性和规律，而且还可为预防受限空间内氢气的着火爆炸事故，实现氢气的安全利用提供可靠的实验依据和技术指导。
目前国内外关于受限空间内氢气泄漏扩散的实验研究主要通过简单几何体来实现，注重氢气扩散规律的基础性研究，与现实应用场景差距较大；而贴合实际的研究对象一般通过数值模拟来实现。此外，目前的研究还没有形成一套科学成熟的泄漏氢气排放技术。本发明立足现实应用场景，设计一套可开展多种实验方案研究受限空间内氢气泄漏扩散以及泄漏氢气自然排放的模拟试验装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置。该装置可以对不同条件下的氢气泄漏扩散及其防治方法和技术开展模型实验研究。
本发明采用的技术方案为：一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置，包括：氢气泄漏场景模拟系统、气体浓度测量系统和高速纹影拍摄系统。氢气泄漏场景模拟系统包含高压气瓶、开关阀、输气管路、稳压阀、压力表、质量流量控制器、喷嘴和受限空间模型；气体浓度测量系统包含气体浓度传感器和数据采集仪；高速纹影拍摄系统包含纹影仪、高速摄像机和计算机。其中：所述高压气瓶为实验过程连续稳定地提供实验气体，考虑到安全性，氦气代替氢气作为实验气体；所述开关阀安装在高压气瓶上，用来控制高压气瓶的开闭；所述输气管路用来从高压气瓶输送实验气体；所述稳压阀安装在开关阀之后的输气管路上，用来降低输气管路内部气压；所述压力表安装在稳压阀之后的输气管路上，用来显示输气管路内部气压；所述质量流量控制器安装在压力表之后的输气管路上，用来控制与显示输气管路内部气体的流量；所述喷嘴安装在输气管路末端；所述受限空间模型用来模拟现实中氢能利用场景中的受限空间；所述气体浓度传感器为氦气浓度传感器，安装在受限空间模型内部，通过电缆连接形成传感器网络，用于测量释放在受限空间模型里的气体浓度；所述数据采集仪用于采集与记录气体浓度传感器的信号；所述纹影仪包含光源、聚焦镜片、第一反射镜、第二反射镜、第一凹面镜、第二凹面镜和刀口；所述高速摄像机通过拍摄流场密度变化图像来反映气体释放后的流动特征。
进一步地，该试验装置的具体结构如下：所述输气管路通入受限空间模型内部，紧贴受限空间模型底面，模拟地面附近的氢气泄漏；所述喷嘴可拆卸，可根据不同的实验工况沿不同方向，安装不同直径、不同形状的喷嘴；所述纹影仪光学系统产生的平行光路能通过所述受限空间模型的侧面；模型的上盖可以拆卸，方便改变模型内部的实验工况以及实验后通风以排净实验气体；另外，上盖设置有通风口，通风口可以开闭；所述气体浓度传感器通过电缆连接数据采集仪；当玻璃窗视野范围内的流场密度不均匀时，平行光束通过时发生偏折，在纹影仪刀口平面上产生一个偏离的光源像，高速摄像机物镜上的照度随之发生变化，从而定性的显示流场的密度变化。
进一步地，该装置的工作过程如下：
受限空间内氢气泄漏扩散模拟研究
1、取下受限空间模型8的顶部，根据实验方案，确定喷嘴7位置并将其安装在输气管路3末端，在模型内部和顶部布置氦气浓度传感器9，启动并调试数据采集仪18，等待各传感器所测氦气浓度均小于0.05％后将受限空间模型8的顶部放回原位，并关闭模型顶部的所有通风口；2、打开高速摄像机10，调试图像采集软件，设置好分辨率、釆样速率、曝光时间等参数，打开纹影仪光源11，经第一反射镜13和第一凹面镜15形成一束平行光，该平行光经过受限空间模型8侧面石英玻璃，保证喷嘴7至天花板范围在纹影仪拍摄视野内，关闭室内门窗，以不受外界气流及人为扰动的影响；3、打开质量流量控制器6，手动设置所需的流量；4、打开高压氦气瓶1的开关阀2，然后调节减压阀4，气体通过喷嘴7发生泄漏；5、到达实验设定的释放时间后，关闭高压氦气瓶1的开关阀2，记录气体释放时间和质量流量控制器6上显示的数据；6、待氦气流场稳定后，保存数据采集仪18记录的气体浓度数据记录，对高速摄像机10所记录的流场图像进行回放分析，截取信息进行保存；7、实验结束，打开门窗通风，关闭质量流量控制器6、高速摄像机10以及数据采集仪18。
进一步地，该装置的工作过程如下：受限空间内泄漏氢气自然排放模拟研究
1、取下受限空间模型8的顶部，根据实验方案，确定喷嘴7位置并将其安装在输气管路3末端，在模型内部和顶部布置氦气浓度传感器9，启动并调试数据采集仪18，等待各传感器所测氦气浓度均小于0.05％后将受限空间模型8的顶部放回原位，并关闭模型顶部的通风口；2、打开高速摄像机10，调试图像采集软件，设置好分辨率、釆样速率、曝光时间等参数，打开纹影仪光源11，经第一反射镜13和第一凹面镜15形成一束平行光，该平行光经过受限空间模型8侧面石英玻璃，保证模型通风口位置在纹影仪拍摄视野内，关闭室内门窗，以不受外界气流及人为扰动的影响；3、打开质量流量控制器6，手动设置所需的流量；4、打开高压氦气瓶1的开关阀2，然后调节减压阀4，气体通过喷嘴7发生泄漏；5、到达实验设定的释放时间后，关闭高压氦气瓶1的开关阀2，记录气体释放时间和质量流量控制器6上显示的数据；6、待氦气流场稳定后，保存数据采集仪18记录的气体浓度数据记录；7、打开受限空间模型8的通风口19，触发高速摄像机10进行拍摄记录，一段时间后，数据采集仪18记录的气体浓度水平不变，再次保存数据采集仪记录的气体浓度数据记录，对高速摄像机10所记录的流场图像进行回放分析，截取信息进行保存；7、实验结束，打开门窗通风，关闭质量流量控制器6、高速摄像机10以及数据采集仪18。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供了一种进行受限空间内氢气泄漏扩散以及泄漏氢气自然排放试验的装置，能够对实验过程中氢气的扩散、积聚以及自然排放等行为的发生发展过程进行较为全面的实时记录，且能够方便地控制实验环境和实验条件。本发明通过气体浓度传感器可以监测不同位置处气体浓度随时间的变化情况；通过高速纹影拍摄系统可以拍摄到气体在泄漏之后扩散、积聚以及自然排放的发生和发展过程。该装置具有操作方便、功能完备的特点，对深入认识受限空间内氢气泄漏扩散规律具有重大意义。利用该装置可以进行有关高压氢泄漏扩散动力学方面的研究，模拟氢气在受限空间内发生泄漏的场景，探究泄漏氢气的时空动态分布特征与科学有效的治理方法。
本发明为一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置。该装置可用于：(1)研究不同泄漏速率、不同泄漏口大小、不同泄漏位置、不同泄漏方向等因素对受限空间内氢气泄漏扩散特性和规律的影响，并进一步完善氢气在受限空间内的扩散机理；(2)研究通风口特性、通风方式等对受限空间内氢气积聚与排放特性的影响，开发受限空间内氢气泄漏积聚的治理方法和技术；(3)研究不同受限空间条件对泄漏氢气扩散、积聚以及排放规律的影响；(4)实现受限空间内氢气扩散、积聚及排放过程的可视化研究。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置结构示意图；
图2为受限空间模型结构与纹影系统示意图。
图中：1高压气瓶，2开关阀，3输气管路，4稳压阀，5压力表，6质量流量控制器，7喷嘴，8受限空间模型，9气体浓度传感器，10高速摄像机，11光源，12聚焦镜片，13第一反射镜，14第二反射镜，15第一凹面镜，16第二凹面镜，17刀口，18数据采集仪，19通风口，20计算机。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1-2所示，本发明为一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置，包括：氢气泄漏场景模拟系统、气体浓度测量系统和高速纹影拍摄系统。氢气泄漏场景模拟系统包含高压气瓶1、开关阀2、输气管路3、稳压阀4、压力表5、质量流量控制器6、喷嘴7和受限空间模型8；气体浓度测量系统包含气体浓度传感器9和数据采集仪18；高速纹影拍摄系统包含纹影仪、计算机20和高速摄像机10，纹影仪包含光源11、聚焦镜片12、第一反射镜13、第二反射镜14、第一凹面镜15、第二凹面镜16和刀口17。
进一步地，该试验装置的具体结构如下：高压气瓶为实验过程连续稳定地提供实验气体，考虑到安全性，氦气代替氢气作为实验气体；开关阀2安装在高压气瓶1上，用来控制高压气瓶1的开闭；输气管路3用来从高压气瓶1输送实验气体，紧贴受限空间模型底面通入受限空间模型内部，模拟地面附近的氢气泄漏；稳压阀4安装在开关阀2之后的输气管路上，用来降低输气管路3内部气压；压力表5安装在稳压阀4之后的输气管路3上，用来显示输气管路3内部气压；质量流量控制器6安装在压力表5之后的输气管路3上，用来控制与显示输气管路3内部气体的流量；喷嘴7安装在输气管路3末端，可拆卸，可根据不同的实验工况沿不同方向，安装不同直径、不同形状的喷嘴；受限空间模型8用来模拟现实中氢能利用场景中的受限空间，纹影仪光学系统的光源11产生的光线经聚焦镜片12聚焦之后由第一反射镜13反射，反射光线由第一凹面镜15反射形成平行光路，平行光路穿过受限空间模型8的侧面到达第二凹面镜16，经第二凹面镜16反射后到达第二反射镜14，被第二反射镜14反射的光线经刀口17切割后被高速摄像机10拍摄，图像信号传输至计算机20，计算机20独立于其他设备，通过数据线与高速摄像机10连接；受限空间模型的上盖可以拆卸，方便改变模型内部的实验工况以及实验后通风以排净实验气体；另外，上盖设置有通风口19，通风口19可以开闭；气体浓度传感器9为氦气浓度传感器，用于测量释放在受限空间模型8里的气体浓度，安装在受限空间模型8特定位置，通过电缆连接到数据采集仪18，数据采集仪18用来采集和记录气体浓度数据；当玻璃窗视野范围内的流场密度不均匀时，平行光束通过时发生偏折，在纹影仪刀口17平面上产生一个偏离的光源像，高速摄像机10物镜上的照度随之发生变化，从而定性的显示流场的密度变化；高速摄像机10通过拍摄流场密度变化图像来反映气体释放后的流动特征。
进一步地，该装置的工作过程如下：
(一)受限空间内氢气泄漏扩散模拟研究
1、取下受限空间模型8的顶部，根据实验方案，确定喷嘴7位置并将其安装在输气管路3末端，在模型内部和顶部布置氦气浓度传感器9，启动并调试数据采集仪18，等待各传感器所测氦气浓度均小于0.05％后将受限空间模型8的顶部放回原位，并关闭模型顶部的所有通风口；2、打开高速摄像机10，调试图像采集软件，设置好分辨率、釆样速率、曝光时间等参数，打开纹影仪光源11，经第一反射镜13和第一凹面镜15形成一束平行光，该平行光经过受限空间模型8侧面石英玻璃，保证喷嘴7至天花板范围在纹影仪拍摄视野内，关闭室内门窗，以不受外界气流及人为扰动的影响；3、打开质量流量控制器6，手动设置所需的流量；4、打开高压氦气瓶1的开关阀2，然后调节减压阀4，气体通过喷嘴7发生泄漏；5、到达实验设定的释放时间后，关闭高压氦气瓶1的开关阀2，记录气体释放时间和质量流量控制器6上显示的数据；6、待氦气流场稳定后，保存数据采集仪18记录的气体浓度数据记录，对高速摄像机10所记录的流场图像进行回放分析，截取信息进行保存；7、实验结束，打开门窗通风，关闭质量流量控制器6、高速摄像机10以及数据采集仪18。
(二)受限空间内泄漏氢气自然排放模拟研究
1、取下受限空间模型8的顶部，根据实验方案，确定喷嘴7位置并将其安装在输气管路3末端，在模型内部和顶部布置氦气浓度传感器9，启动并调试数据采集仪18，等待各传感器所测氦气浓度均小于0.05％后将受限空间模型8的顶部放回原位，并关闭模型顶部的通风口；2、打开高速摄像机10，调试图像采集软件，设置好分辨率、釆样速率、曝光时间等参数，打开纹影仪光源11，经第一反射镜13和第一凹面镜15形成一束平行光，该平行光经过受限空间模型8侧面石英玻璃，保证模型通风口位置在纹影仪拍摄视野内，关闭室内门窗，以不受外界气流及人为扰动的影响；3、打开质量流量控制器6，手动设置所需的流量；4、打开高压氦气瓶1的开关阀2，然后调节减压阀4，气体通过喷嘴7发生泄漏；5、到达实验设定的释放时间后，关闭高压氦气瓶1的开关阀2，记录气体释放时间和质量流量控制器6上显示的数据；6、待氦气流场稳定后，保存数据采集仪18记录的气体浓度数据记录；7、打开受限空间模型8的通风口19，触发高速摄像机10进行拍摄记录，一段时间后，数据采集仪18记录的气体浓度水平基本不变，再次保存数据采集仪记录的气体浓度数据记录，对高速摄像机10所记录的流场图像进行回放分析，截取信息进行保存；7、实验结束，打开门窗通风，关闭质量流量控制器6、高速摄像机10以及数据采集仪18。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置，其特征在于，整个试验装置包括氢气泄漏场景模拟系统、气体浓度测量系统和高速纹影拍摄系统；氢气泄漏场景模拟系统包含高压气瓶(1)、开关阀(2)、输气管路(3)、稳压阀(4)、压力表(5)、质量流量控制器(6)、喷嘴(7)和受限空间模型(8)；气体浓度测量系统包含气体浓度传感器(9)和数据采集仪(18)；高速纹影拍摄系统包含纹影仪、高速摄像机(10)和计算机(20)；其中：所述高压气瓶(1)为实验过程连续稳定地提供实验气体，考虑到安全性，氦气代替氢气作为实验气体；所述开关阀(2)安装在高压气瓶(1)上，用来控制高压气瓶(1)的开闭；所述输气管路(3)用来从高压气瓶(1)输送实验气体；所述稳压阀(4)安装在开关阀(2)之后的输气管路(3)上，用来降低输气管路(3)内部气压；所述压力表(5)安装在稳压阀(4)之后的输气管路(3)上，用来显示输气管路(3)内部气压；所述质量流量控制器(6)安装在压力表(5)之后的输气管路(3)上，用来控制与显示输气管路(3)内部气体的流量；所述喷嘴(7)安装在输气管路(3)末端；所述受限空间模型(8)用来模拟现实中氢能利用场景中的受限空间；所述气体浓度传感器(9)为氦气浓度传感器，安装在受限空间模型(8)内部，通过电缆连接形成传感器网络，用于测量释放在受限空间模型(8)里的气体浓度；所述数据采集仪(18)用于采集与记录气体浓度传感器(9)的信号；所述纹影仪包含光源(11)、聚焦镜片(12)、第一反射镜(13)、第二反射镜(14)、第一凹面镜(15)、第二凹面镜(16)和刀口(17)；所述高速摄像机(10)通过拍摄流场密度变化图像来反映气体释放后的流动特征；纹影仪光学系统的光源(11)产生的光线经聚焦镜片(12)聚焦之后由第一反射镜(13)反射，反射光线由第一凹面镜(15)反射形成平行光路，平行光路穿过受限空间模型(8)的侧面到达第二凹面镜(16)，经第二凹面镜(16)反射后到达第二反射镜(14)，被第二反射镜(14)反射的光线经刀口(17)切割后被高速摄像机(10)拍摄，图像信号传输至计算机(20)；
该试验装置的具体结构如下：所述输气管路(3)通入受限空间模型(8)内部，紧贴受限空间模型(8)底面，模拟地面附近的氢气泄漏；所述喷嘴(7)可拆卸，可根据不同的实验工况沿不同方向，安装不同直径、不同形状的喷嘴(7)；所述纹影仪光学系统产生的平行光路能通过所述受限空间模型(8)的侧面；模型的上盖可以拆卸，方便改变模型内部的实验工况以及实验后通风以排净实验气体；另外，上盖设置有通风口(19)，通风口(19)可以开闭；所述气体浓度传感器(9)通过电缆连接数据采集仪(18)；当玻璃窗视野范围内的流场密度不均匀时，平行光束通过时发生偏折，在纹影仪刀口(17)平面上产生一个偏离的光源像，高速摄像机(10)物镜上的照度随之发生变化，从而定性的显示流场的密度变化。
2.根据权利要求1所述的一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置，其特征在于，该装置的工作过程如下：
受限空间内氢气泄漏扩散模拟研究
步骤1、取下受限空间模型(8)的顶部，根据实验方案，确定喷嘴(7)位置并将其安装在输气管路(3)末端，在模型内部和顶部布置氦气浓度传感器(9)，启动并调试数据采集仪(18)，等待各传感器所测氦气浓度均小于0.05％后将受限空间模型(8)的顶部放回原位，并关闭模型顶部的所有通风口；步骤2、打开高速摄像机(10)，调试图像采集软件，设置好分辨率、釆样速率及曝光时间参数，打开纹影仪光源(11)，经第一反射镜(13)和第一凹面镜(15)形成一束平行光，该平行光经过受限空间模型(8)侧面石英玻璃，保证喷嘴(7)至天花板范围在纹影仪拍摄视野内，关闭室内门窗，以不受外界气流及人为扰动的影响；步骤3、打开质量流量控制器(6)，手动设置所需的流量；步骤4、打开高压气瓶(1)的开关阀(2)，然后调节稳压阀(4)，气体通过喷嘴(7)发生泄漏；步骤5、到达实验设定的释放时间后，关闭高压气瓶(1)的开关阀(2)，记录气体释放时间和质量流量控制器(6)上显示的数据；步骤6、待氦气流场稳定后，保存数据采集仪(18)记录的气体浓度数据记录，对高速摄像机(10)所记录的流场图像进行回放分析，截取信息进行保存；步骤7、实验结束，打开门窗通风，关闭质量流量控制器(6)、高速摄像机(10)以及数据采集仪(18)。
3.根据权利要求1所述的一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置，其特征在于，该装置的工作过程如下：
受限空间内泄漏氢气自然排放模拟研究
步骤1、取下受限空间模型(8)的顶部，根据实验方案，确定喷嘴(7)位置并将其安装在输气管路(3)末端，在模型内部和顶部布置氦气浓度传感器(9)，启动并调试数据采集仪(18)，等待各传感器所测氦气浓度均小于0.05％后将受限空间模型(8)的顶部放回原位，并关闭模型顶部的通风口；步骤2、打开高速摄像机(10)，调试图像采集软件，设置好分辨率、釆样速率及曝光时间参数，打开纹影仪光源(11)，经第一反射镜(13)和第一凹面镜(15)形成一束平行光，该平行光经过受限空间模型(8)侧面石英玻璃，保证模型通风口位置在纹影仪拍摄视野内，关闭室内门窗，以不受外界气流及人为扰动的影响；步骤3、打开质量流量控制器(6)，手动设置所需的流量；步骤4、打开高压气瓶(1)的开关阀(2)，然后调节稳压阀(4)，气体通过喷嘴(7)发生泄漏；步骤5、到达实验设定的释放时间后，关闭高压气瓶(1)的开关阀(2)，记录气体释放时间和质量流量控制器(6)上显示的数据；步骤6、待氦气流场稳定后，保存数据采集仪(18)记录的气体浓度数据记录；步骤7、打开受限空间模型(8)的通风口(19)，触发高速摄像机(10)进行拍摄记录，一段时间后，数据采集仪(18)记录的气体浓度水平不变，再次保存数据采集仪记录的气体浓度数据记录，对高速摄像机(10)所记录的流场图像进行回放分析，截取信息进行保存；步骤8、实验结束，打开门窗通风，关闭质量流量控制器(6)、高速摄像机(10)以及数据采集仪(18)。
CN202110913882.0A 2021-08-10 2021-08-10 一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置 Active CN113624405B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110913882.0A CN113624405B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110913882.0A CN113624405B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113624405A CN113624405A (zh) 2021-11-09
CN113624405B true CN113624405B (zh) 2023-06-23

Family

ID=78384003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110913882.0A Active CN113624405B (zh) 2021-08-10 2021-08-10 一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113624405B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112964432A (zh) * 2021-02-08 2021-06-15 博众精工科技股份有限公司 一种漏点位置检测装置
CN114460265B (zh) * 2021-12-10 2023-01-17 浙江大学 一种模拟土体中高压气体消散规律的实验装置及方法
CN113984304B (zh) * 2021-12-28 2022-04-29 河南氢枫能源技术有限公司 一种氢能设备测试系统和测试方法
CN115824894A (zh) * 2022-12-21 2023-03-21 南通辰聚电子科技有限公司 一种研究有限空间内天然气泄漏扩散规律的实验装置及其实验方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012177625A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Honda Motor Co Ltd 圧縮性流体拡散予測装置及び方法
CN112461453A (zh) * 2020-09-30 2021-03-09 北京工业大学 一种基于光片技术的全覆盖式储氢罐泄漏监测方法及装置
CN112505048A (zh) * 2021-02-02 2021-03-16 北京理工大学 标定氢气浓度的测试装置及其方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010228742A (ja) * 2009-03-06 2010-10-14 Toyota Motor Corp 車両用燃料ガス検出装置
CN103454396B (zh) * 2013-09-06 2015-04-08 中国科学技术大学 一种高压可燃性气体泄漏自燃及激波诱导点火的试验装置
CN104180958B (zh) * 2014-08-27 2017-07-04 上海韦宁新能源科技发展有限公司 一种燃料电池电堆泄漏率测试装置与方法
JP2017040502A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 愛三工業株式会社 燃料供給装置の燃料ガス漏れ検出装置
CN112798291A (zh) * 2019-11-13 2021-05-14 清华大学 一种氢气泄漏模拟系统及方法
CN212776801U (zh) * 2020-07-01 2021-03-23 上海舜华新能源系统有限公司 一种车载氢系统管路及阀件泄漏检测装置
CN112461452A (zh) * 2020-09-30 2021-03-09 北京工业大学 一种本质安全的扫描式光学氢气泄漏监测方法
CN112857684A (zh) * 2021-02-20 2021-05-28 合肥工业大学 一种私家车库氢泄漏模拟试验装置及实验方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012177625A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Honda Motor Co Ltd 圧縮性流体拡散予測装置及び方法
CN112461453A (zh) * 2020-09-30 2021-03-09 北京工业大学 一种基于光片技术的全覆盖式储氢罐泄漏监测方法及装置
CN112505048A (zh) * 2021-02-02 2021-03-16 北京理工大学 标定氢气浓度的测试装置及其方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. De Stefano等.Hydrogen dispersion in a closed environment.international journal of hydrogen energy.2018,44(17),9031-9040. *
沈晓波等.高压氢气泄漏相关安全问题研究与进展.化工学报.2021,72(3),1217-1229. *
程关兵 ; 张旭龙 ; 李俊仙 ; 李书明 ; 瞿红春 ; .障碍物管道中预混火焰传播物理机理的试验研究.安全与环境学报.2014,(01),56-60. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113624405A (zh) 2021-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113624405B (zh) 一种受限空间内氢气泄漏扩散试验装置
CN107121453B (zh) 适用多种光学诊断方法的气体、粉尘爆炸及抑爆实验系统
CN102879429B (zh) 气体爆炸特性尺寸效应的测试系统
CN102935275B (zh) 一种评价全淹没灭火性能的试验方法和装置
CN106093283A (zh) 一种快速评价锂电池火灾灭火性能的试验方法和装置
CN101477094A (zh) 一种采用细水雾抑制气体及粉尘爆炸的实验装置
CN109596180B (zh) 一种水下输气管道泄漏扩散与溢散燃烧的实验装置及方法
CN104089651A (zh) 一种用于偏振激光传输特性测试的烟雾环境模拟装置
CN109827996A (zh) 污水管网可燃气体爆炸传播过程测试装置及方法
CN201497642U (zh) 防爆安全阀型式试验装置
CN206832730U (zh) 适用多种光学诊断的气体或粉尘的爆炸及抑爆实验系统
CN114199938B (zh) 一种模拟储罐泄漏的实验系统及测试方法
CN108426917A (zh) 一种开敞空间蒸气云爆炸连锁反应测试系统及其测试方法
CN110501452A (zh) 基于置障条件下天然气长输管道喷射火研究的实验方法及系统
CN113376314A (zh) 一种船舶机舱屏障壁面气体射流火实验平台
CN109991277B (zh) 一种湍流预混气体管道爆炸实验测试装置及方法
CN202942579U (zh) 一种评价全淹没灭火性能的试验装置
CN112859721A (zh) 变压器故障自报控制系统及其控制方法
CN114910600B (zh) 燃烧行为可视化试验装置及方法
CN112798291A (zh) 一种氢气泄漏模拟系统及方法
CN206459572U (zh) 烟花爆竹环保性能检测装置
RU89708U1 (ru) Установка для сравнительных испытаний газоаналитических датчиков с имитацией натурных условий
Friedrich et al. Hyper experiments on catastrophic hydrogen releases inside a fuel cell enclosure
CN217843850U (zh) 一种黑烟定值机构及黑烟发生装置
CN116626263B (zh) 一种非均匀氢气云爆炸双火焰测试系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant