[发明专利]一种可变向高压氢气射流燃烧的实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种可变向高压氢气射流燃烧的实验装置及实验方法，装置整体包括高压氢气射流系统、供氢系统、热电偶支架和辐射热流计支架。喷头单元主要由管道、控制阀、喷头以及精密电控旋转台组成，精密电控旋转台可由远端控制器控制其旋转，进而改变喷头的角度；所述供氢系统是包括气罐推车、碳纤维储氢罐以及附属管道；碳纤维储氢罐安放在气罐推车内，并由罩壳压紧防止移动；本发明适用于不同角度下高压氢气射流燃烧实验，氢气排放的角度可任意调整，以便模拟和评估氢燃料汽车和加氢站内高压氢气泄漏燃烧形成的危险范围。

技术领域

本发明涉及消防设施技术领域，具体涉及一种可变向高压氢气射流燃烧的实验装置及实验方法。

背景技术

化石燃料的燃烧在当今社会已经造成了严重的环境污染问题，给环境治理带来了相当大的挑战。积极寻求可替代的清洁能源，是解决环境污染问题的可行方案之一。氢能，是一种环境友好型燃料，燃烧产物仅为水，不会造成温室效应和环境污染，它有助于缓解传统化石燃料消耗导致的能源危机、全球变暖以及环境污染等倍受世界瞩目的问题。由于无污染,氢能源引起了世界各国的研究热潮,尤其是氢燃料汽车和加氢站等基础设施的研究。在实际使用过程中，为了便于运输和提高氢气的储能密度，往往将氢气压缩至数十兆帕的压力。目前已经投入使用的氢燃料电池汽车储氢压力可达70MPa，而加氢站内储氢设备工作压力更是高达90MPa。一旦发生泄漏，并形成射流火焰，则必然对周围人员和设备造成巨大的危害。因此，准确地判断高压氢气射流火焰在周围环境中形成的危险区域范围，并制定相关的安全标准，对高压氢气的使用至关重要。

目前实验室尺度下的氢气射流燃烧实验压力一般较低，火焰的方向固定，多为竖直和水平方向，且氢气喷嘴的口径小于实际使用的氢气管道，难以反映实际工况条件下氢燃料汽车和加氢站内可能发生的不同角度的高压氢气射流火灾。随着氢燃料汽车和加氢站的快速发展，迫切需要一套相对完善的模拟氢燃料汽车和加氢站泄漏燃烧的实验装置，开展相关的实验研究来解决氢燃料汽车和加氢站泄漏燃烧危险范围关键技术问题。

发明内容

本发明提出的一种可变向高压氢气射流燃烧的实验装置及实验方法，可解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种可变向高压氢气射流燃烧的实验装置，包括高压氢气射流系统、供氢系统、热电偶支架和辐射热流计支架；

所述高压氢气射流系统包括喷射杆、喷头单元和防雨罩；

所述喷射杆是一套支撑杆件；所述喷头单元是一套管路组合件安装在喷射杆上方离地面2米处，保证高压射流氢气不受地面的影响；

所述喷头单元包括精密电控旋转台由远程传输指令控制其旋转的角度，进而带动整个喷头单元旋转，调整氢气射流的角度；

所述防雨罩，安装在喷射杆上，覆盖喷头单元，保护其不受雨水侵蚀；

所述供氢系统是包括气罐推车、碳纤维储氢罐以及附属管道；碳纤维储氢罐安放在气罐推车内，并由罩壳压紧防止移动；

所述热电偶支架包括竖直热电偶支架、倾斜热电偶支架和水平热电偶支架，分别应用于不同实验条件下高温热电偶的布置，热电偶上的微电压信号通过信号采集线连通数据采集卡；

所述辐射热流计支架包括竖直辐射热流计支架、倾斜辐射热流计支架和水平辐射热流计支架，分别应用于不同实验条件下辐射热流计的布置，辐射热流计安装并固定在热流计支架上，并以电压信号的方式通过信号采集线将数据传输至采集卡。

进一步的，所述喷射杆包括圆板、方板、转接板、三角块、钢管组成的，所有部件采用焊接方法进行拼装。

所述喷射杆侧面预留有用于管道布置的孔，便于管道走线。

进一步的，所述喷头单元还包括接头、控制阀、器件安装板、气管、四通压板、四通、石棉板支板、石棉板及喷头。