PDF《车用高压氢燃料气瓶火烧试验及数值仿真》

第32卷第4期2011年4月 太阳能学报 ACrA ENERGIAE SOL~RIS SINI(滤V01.

32.No.4 Apr.,2011 车用高压氢燃料气瓶火烧试验及数值仿真 刘岩1'

2,胡军1,郑津洋2,韩冰1 (1.大连零锅炉莲力察漤捡验研究浣,穴连116013;

2.鼗江大学纯王魂藏臻突耩,抗娟310027) 摘要:通过对氢气瓶火烧试验,得到了气瓶火烧试验过程中外表面瀛度变化数据,并以此为基础建立了燃烧场 数篷仿真摸黧,蔫子模羧气溉凑郝气倭酶湿度、蘧力懿变诧.模攘绩果露渡验绩暴魄鞍表骥:掰建模鍪戆较准确迪 预测气瓶内部温度、压力的变化规律,可为确定军用氢燃料气瓶的火烧试验最佳控制参数指标提供技术支撵. 关键词:高压氢气瓶;

火烧试验;

燃烧;

数值仿真;

温升;

压升 枣霾分类鼍:X933.4 文簌拣议码:A O 引言军用高压氢燃料复合材料气瓶安全性是新能源 汽车的研究热点之一.潲于氢气瓶火烧试验采用天 然气龆热,裹蹶气瓶在加热状态下瓶内充装介质会 随温度的升高而膨胀,舔力逐渐上升,气瓶具有爆炸 的危险,危险系数较高,因此有必要通过火烧试验以 及理论、模拟仿真计算,基本确定率雳嘉珏氢燃料气 瓶的火烧试验方法及最佳控制参数指标,以提高气 瓶火烧试验的安全性,降低其风险程度,指导试验的 顺翻进行. 目前国内外有关氢瓶火烧试验方法的研究较 少【l'

2].日本Tamura等洳53对35MPa、65L的Iu型和 Ⅳ型复合材料储氢气瓶进行了火烧试验,主要研究 了燃料类型以及流量对爆破片(以下简称PRD,Pres. Stile Relief Device)动作时间的影响,并进行了数值模 拟.其研究表明:PRD动作时闯柴油眈液化石油气 做燃料时要短,PRD动作时间与流量成反比.Zalosh 秘Weyandt[6]对72.4L不含PRD装霞的复合材料气 瓶进行了火烧爆炸研究.浙江大学郑津洋教授团 队f,'

81现正积极研究制定我国的车用纤维缠绕氢瓶 标准,与大连市锅炉莲力容器检验研究院气瓶试验 中心(国家质梭总局核凇的气瓶设计文件鉴定机构 和唯一综合性气瓶型式试验机构)联合开展氢瓶火 烧试验方法的研究工作. 本文通过试验研究、理论分析稷数簸模拟,深入 研究该型气瓶的耐火烧性能,建立火烧试验时的爆 破压力、耐火烧时间等预测方法,为气瓶标准制定和 火烧试验安全性麓谱悠提供技术支撑. l火烧试验 薹.堇试验浚计及过程强l'

3 试验气瓶为74L、35MPa车用氢气铝合金内胆碳 纤维全缠绕气瓶,气瓶出口装有爆破片.试验环境 温度l§℃,气瓶充装蘧力28.4MPa,火烧377s之后, PRD爆破,压力为31.2MPa. 试验火源即燃烧排(由6根直径为40mm的管予 并联两成)长度为1650mm,试验气瓶总长为950mm, 火源长度保证气瓶长度范围内全部可被燃烧加热. 每根火源管子间隔30mm开有直径为3mm向上的喷 气小孔;

试验气瓶圈定于火源上方100mm处,基本 保证气瓶中心与火源中心重合;

气瓶出口瓶阀处设 有易熔塞保护装置,如果直接受火焰加热,易熔合金 的快速熔化会影响试验效果,因此需要采用铜皮犟 (依据气瓶端部的形状而单独设计而成)包裹防护, 罩与瓶捧闻的缝隙郝分照防火石棉堵塞防护;

瓶阀 蹬口引出压力管线以便进行远程压力监视、泄放等 控制. 收稿日期:2010-11-25 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007fiB209706);

国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA052143);