[發(fā)明專利]車載儲氫系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)安全距離確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610286736.9
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105784769B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐可升;鄭炯;羅偉堅;李緒豐;楊景標(biāo);胡華勝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省特種設(shè)備檢測研究院
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強(qiáng);何淑珍

1.車載儲氫系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于包括氣體燃料源、火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺、安全保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)；所述氣體燃料源通過管道與火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺的單向閥的輸入端相連，所述單向閥的輸出端與火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺相連；所述火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺上方設(shè)有用于放置車載儲氫系統(tǒng)的支架；所述車載儲氫系統(tǒng)的組合閥出氣口與安全保護(hù)系統(tǒng)相連；所述數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸線與氣體燃料源、火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺、安全保護(hù)系統(tǒng)相連；

所述氣體燃料源包括液化石油氣罐、局部火源燃料管道、整體火源燃料管道，局部火源燃料管道、整體火源燃料管道上均各自設(shè)有手動截止閥、壓力表、減壓閥和電控球閥；所述火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺包括第一單向閥、第二單向閥、氣化箱、局部火源燃燒排、整體火源燃燒排、石英纖維布、固定框架、點(diǎn)火器、熱電偶和第二壓力傳感器；局部火源燃燒排和整體火源燃燒排平放于氣化箱內(nèi)，氣化箱上平鋪編織型帶有孔的所述石英纖維布，石英纖維布的四周由固定框架固定在氣化箱上形成一體化結(jié)構(gòu)；局部火源燃料管道與第二單向閥的輸入端連接；整體火源燃料管道與第一單向閥的輸入端連接；局部火源燃燒排的燃料輸入端口與第二單向閥的輸出端連接，接收燃料；整體火源燃燒排的燃料輸入端口與第一單向閥的輸出端連接，接收燃料；第二壓力傳感器用于遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測車載儲氫系統(tǒng)內(nèi)部壓力變化情況；所述熱電偶設(shè)置于車載儲氫系統(tǒng)表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載儲氫系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述安全保護(hù)系統(tǒng)包括第一壓力表、第一壓力傳感器、手動卸荷閥和高壓電磁閥；所述高壓電磁閥通過管道與車載儲氫系統(tǒng)的組合閥出氣口相連，高壓電磁閥與車載儲氫系統(tǒng)之間的管道上設(shè)有第一壓力表、第一壓力傳感器、手動卸荷閥；所述手動卸荷閥設(shè)置在第一壓力表和高壓電磁閥之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載儲氫系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括控制器、計算機(jī)、紅外測溫儀、高清攝像機(jī)和風(fēng)速儀；紅外測溫儀、高清攝像機(jī)、風(fēng)速儀分別通過數(shù)據(jù)傳輸線與計算機(jī)相連；所述控制器一端與所述熱電偶、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器相連，實(shí)時采集記錄熱電偶溫度和車載儲氫系統(tǒng)內(nèi)的壓力變化數(shù)據(jù)，此外，還與所述電控球閥、點(diǎn)火器、高壓電磁閥相連，控制氣體燃料源、火災(zāi)模擬試驗(yàn)臺和安全保護(hù)系統(tǒng)；控制器另一端與計算機(jī)相連，所述計算機(jī)實(shí)時接收、顯示、保存控制器傳送的數(shù)據(jù)，以及向控制器發(fā)送指令，操控電控球閥、點(diǎn)火器、高壓電磁閥；所述紅外測溫儀，用于實(shí)時監(jiān)測火災(zāi)模擬試驗(yàn)過程的火場溫度分布及變化情況；所述高清攝像機(jī)，用于實(shí)時記錄火災(zāi)模擬試驗(yàn)過程，保證試驗(yàn)可追溯性和可重復(fù)性；所述風(fēng)速儀，用于實(shí)時監(jiān)測試驗(yàn)時的環(huán)境風(fēng)速。

4.用于權(quán)利要求1所述車載儲氫系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置的安全距離確定方法，其特征在于包括：

車載儲氫系統(tǒng)在試驗(yàn)中發(fā)生爆炸，其危險主要包括壓力波、爆炸火球和碎片；

對于壓力波，首先由式(1)計算得到車載儲氫系統(tǒng)的爆炸能量E：

式中，P_b為車載儲氫系統(tǒng)爆炸時的最高壓力，P₀為試驗(yàn)場地的大氣壓力，V₁為車載儲氫系統(tǒng)內(nèi)部水容積，γ₁為在爆炸條件下系統(tǒng)內(nèi)高壓氫氣的定壓比熱容與定容比熱容的比值；

在獲得車載儲氫系統(tǒng)的爆炸能量E后，則可由式(2)計算得到相應(yīng)的比例距離

式中，r為以車載儲氫系統(tǒng)為原點(diǎn)的半球體半徑；

在確定車載儲氫系統(tǒng)爆炸的比例距離后，即可根據(jù)其與比例超壓的關(guān)系曲線，確定對應(yīng)的比例超壓進(jìn)而可由式(3)計算得到與車載儲氫系統(tǒng)距離為r處的壓力峰值P_s：

當(dāng)壓力峰值P_s低于10.1kPa時，壓力波對健康人體幾乎沒有損害，進(jìn)而可確定壓力波的安全距離；

對于爆炸火球，由式(4)和式(5)分別計算確定火球直徑D_f和火球持續(xù)時間t_f，進(jìn)而確定爆炸火球的安全距離：

式中，W_f為系統(tǒng)內(nèi)氫氣質(zhì)量，可由式(6)計算得到：

式中，P為車載儲氫系統(tǒng)試驗(yàn)前的初始壓力，T為系統(tǒng)內(nèi)的氫氣溫度，

R＝8.314J/(mol·K)，n＝1.9155×10^-6K/Pa；

在確定車載儲氫系統(tǒng)爆炸產(chǎn)生的壓力波、爆炸火球的安全距離后，綜合取較大值，即為火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置的安全距離。