[發明專利]一種儲氫氣瓶火燒試驗安全防護方法

在審

• 申請號: 201811389502.2
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN111208008A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 蘇嘉南;時云卿;申娟;趙康;閻瑋;朱曉彤;安剛
• 申請（專利權）人: 北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于儲氫容器試驗安全防護技術領域，具體涉及到一種高壓儲氫氣瓶在火燒試驗條件下安全防護的方法。所述的一種儲氫氣瓶火燒試驗安全防護方法，主要包括如下步驟：第一步，建立、安裝防護措施；第二步，計算試驗安全距離；第三步，計算試驗防火距離。所述的第一步，在火燒試驗裝置周圍建立、安裝安全防護措施。所述第二步，包括：計算儲氫氣瓶的氣體膨脹能量、把膨脹能換算成TNT當量、計算氫氣爆炸的TNT當量、計算燃料罐爆炸的TNT當量、計算總TNT當量、計算總TNT當量下的試驗安全距離。所述第三步，包括：計算氫氣爆炸火球半徑、計算燃料爆炸火球半徑、計算試驗防火距離。

技術領域

本發明屬于儲氫容器試驗安全防護技術領域，涉及到一種高壓儲氫氣瓶在火燒試驗條件下安全防護的方法。

背景技術

GB/T 35544-2017《車用壓縮氫氣鋁合金內膽碳纖維全纏繞氣瓶》中規定，氣瓶應進行火燒試驗，氣瓶充裝介質采用氫氣或空氣，規定高壓儲氫氣瓶必須經歷局部火燒與整體火燒兩個火燒過程。然而，耐火性能差的試驗氣瓶極有可能在火燒試驗過程中發生爆炸，試驗危險性較大。因此，建立火燒試驗安全防護保障措施，確定火燒試驗安全距離，以保障試驗人員人身安全就顯得格外重要。

國外氫能先進國家目前都采用氫氣作為重裝介質進行火燒試驗，這樣可以模擬氣瓶的真實使用情況，檢測結果更可信。國內目前試驗條件所限暫時可以采用空氣作為充裝介質，今后還是會向氫氣這種方式發展。采用氫氣作為充裝介質進行火燒試驗其危險性要遠遠高于空氣。因此，將以使用氫氣作為氣瓶充裝介質進行火燒試驗，且PRD與安全保護系統均出現故障而無法泄放瓶內高壓氫氣這一最危險情況來確定火燒試驗的安全防護措施及確定安全距離。

發明內容

高壓儲氫氣瓶火燒試驗過程中，爆炸源主要有兩個：一是高壓儲氫氣瓶，二是提供燃料的燃料罐(以液化石油氣為例)。兩者發生爆炸，其危險主要包括爆炸碎片、壓力波和爆炸火球，應分別對這三種因素進行安全防護。

一種儲氫氣瓶火燒試驗安全防護方法，具體步驟如下：

第一步：建立、安裝防護措施；

第二步：計算試驗安全距離；

第三步：計算試驗防火距離。

如上所述的第一步，在火燒試驗裝置周圍建立、安裝安全防護措施，用于對火燒試驗儲氫氣瓶發生爆炸情況下的爆炸碎片進行防護，并對爆炸壓力波進行一定的防護。

如上所述的防護措施包括深坑、頂部防爆鐵網、防爆墻、沙袋等。

如上所述的第二步，具體包括如下步驟：

步驟2.1計算儲氫氣瓶的氣體膨脹能量：

氣體膨脹能量由可由下式得到：

式中：E_膨脹——氣體膨脹能，MJ；

P_b——試驗氣瓶爆炸時的爆破壓力，MPa；

P₀——試驗場地的大氣壓力，MPa；

V₁——試驗氣瓶的水容積，m³；

γ₁——爆炸條件下瓶內高壓氫氣的定壓比熱容與定容比熱容的比值。

步驟2.2把膨脹能E_膨脹換算成TNT當量W_膨脹，公式如下：

式中：W_膨脹——膨脹能TNT當量，kg；

E_膨脹——氣體膨脹能，MJ；