Исследование пожаровзрывоопасности разгерметизации гидридного аккумулятора водорода при пожаре в помещении

• Автор: Прозоров, Роман Владиславович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Современное состояние проблемы.

1.1. Аккумулирование водорода в водородных энергетических установках.

1.2. Гидридный способ хранения водорода и теоретические основы сорбциидесорбции водорода.

1.3. Существующие нормы и правила пожаровзрывобезопаснос

ти при работе с водородом.

1.4. Математическое моделирование тепломассообмена при распространении водорода в помещении

1.5. Моделирование тепломассообмена в помещении при пожаре

1.6. Выводы по первой главе и постановка задач исследования

2. Математическое моделирование тепломассообмена в помещении при пожаре и распространении водорода.
2.1. Дифференциальная математическая модель.
2.1.1. Основные допущения и уравнения модели
2.1.2. Метод численного решения и его реализация на ЭВМ.
2.2. Интегральная математическая модель.
2.2.1. Основные допущения и уравнения.
2.2.2. Метод численного решения и его реализация на ЭВМ.
2.3. Результаты тестовых расчетов.
2.4. Выводы по второй главе.
3. Исследование пожаровзрывоопасности разгерметизации
гидридного аккумулятора водорода при пожаре.
3.1. Расчет основных параметров солнечноветровой автономной водородной энергетической установки.
3.2. Математическая модель расчета тепломассообмена внутри гидридного аккумулятора водорода
3.3. Определение исходных данных для численного эксперимента .
3.4. Тепломассообмен при разгерметизации гидридного аккумулятора при пожаре
3.5. Выводы по третьей главе.
4. Особенности распространения водорода в помещении
при его утечках из гидридного аккумулятора.
4.1. Исходные данные для численного эксперимента.
4.2. Особенности образования локальных взрыво и пожароопасных зон
4.2.1 Герметичное помещение
4.2.2. Помещение с открытым проемом.
4.3. Возможности эффективного удаления водорода из помещения
и уменьшения размеров локальных взрывоопасных зон.
4.4. Рекомендации по повышению уровня безопасной работы гидридного аккумулятора
4.5. Выводы по четвертой главе
Основные результаты работы
Литература


В третьей главе представлены результаты теоретического исследования влияния теплового воздействия пожара на величину утечек водорода из гидридного аккумулятора. Описана автономная солнечно-ветровая энергетическая установка для обеспечения автономного потребителя теплом и электроэнергией. Приведены результаты расчета ее основных параметров (в том числе и параметров гидридного аккумулятора водорода), представлена математическая модель расчета тепломассообмена внутри мелкодисперсного гидридообразующего материала и ее сопряжение с интегральной моделью расчета тепломассообмена при пожаре в помещении, где расположен гидридный аккумулятор. Приведены основные закономерности тепломассообмена при разгерметизации аккумулятора под тепловым воздействием пожара, а также даны рекомендации по снижению уровня пожаровзрывоопасиости гидридного аккумулятора. В четвертой главе представлены результаты численного исследования закономерностей тепломассообмена при натекании водорода в помещение из гидридного аккумулятора. С помощью обобщения результатов численного эксперимента получена формула для расчета максимального размера локальной зоны с взрывоопасной концентрацией водорода, образующейся над источником поступления водорода в помещение. Приведены характерные поля параметров водородновоздушной смеси. Даны результаты численного исследования эффективности использования вытяжной механической вентиляции для удаления водорода из помещения и уменьшения локальных пожаровзрывоопасных зон в помещении, влияния вдува струи инертного газа в область натекания водорода на газодинамику и концентрационные поля водорода. Получены научно обоснованные рекомендации по повышению уровня пожаровзрывобсзопасности работы гидридного аккумулятора водорода. ГЛАВА 1. Использование возобновляемых источников энергии (солнце, ветер) при всей их привлекательности с точки зрения экологии и независимости от централизованного энергоснабжения имеет определенные проблемы. Одной из трудностей в создании энергетических установок для решения задач энергообеспечения автономных потребителей теплом и электроэнергией является несогласованность графиков подвода и потребления энергии [, ]. Неравномерный вероятностный характер режимов работы ветровых и солнечных энергоустановок требует создания системы аккумулирования энергии, позволяющей удовлетворить нужды потребителя по необходимому ему графику нагрузки. Одним из перспективных путей решения этой задачи является внедрение и использование водородных систем аккумулирования [, ]. Исследования в области создания автономных водородных энергоустановок наиболее активно проводятся в Германии, Саудовской Аравии, США и ряде других стран [1-7]. В этих работах ставится задача аккумулирования и выдачи потребителю только электрической энергии. Вместе с тем, очевидно, что для таких типов энергоустановок потери, возникающие в отдельных афегатах (электролизере, аккумуляторе, электрогенерирующих агрегатах и т. Это упрощает системы охлаждения электролизера, электрогенератора и других агрегатов, однако, приводит к снижению эффективности энергоустановки в целом []. В связи с этим возникает задача создания автономных энергоустановок, использующих интегрированные системы аккумулирования водорода и тепловой энергии. В этом случае тепловые потери от отдельных агрегатов могут быть использованы для целей отопления и горячего водоснабжения потребителей, т. Однако создание эффективных автономных энергоустановок с интегрированными системами аккумулирования водорода и тепловой энергии является весьма сложной задачей в связи с наличием нелинейных связей между потоками энергии и массы в их отдельных элементах. Возможность и эффективность регенерации тепловых потерь и их использование потребителями энергии определяются характеристиками энергоисточников, температурными уровнями потерь в отдельных агрегатах и графиками потребления тепла и электроэнергии, задаваемыми потребителем. Эго приводит к необходимости оптимизации как схемы автономной энергоустановки в целом, так и режимов работы ее агрегатов, исходя из графиков электрической и тепловой нагрузки конкретных потребителей.