Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода

Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода

Экспериментальным путем получены зависимости изменения давления водорода в патроне с гидридом от времени при его нагревании. Показано, что экспериментальные данные соответствуют теоретическим значениям с отклонением ≈ 5%....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2011
Автори: Ключка, Ю.П., Кривцова, В.И., Ивановский, А.И.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України 2011
Назва видання:Проблемы машиностроения
Теми:
Нетрадиционная энергетика
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141872
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода / Ю.П. Ключка, В.И. Кривцова, А.И. Ивановский // Проблемы машиностроения. — 2011. — Т. 14, № 6. — С. 69-73. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141872
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1418722025-02-09T14:22:49Z Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода Experimental study of explosion hydride hydrogen storage systems Ключка, Ю.П. Кривцова, В.И. Ивановский, А.И. Нетрадиционная энергетика Экспериментальным путем получены зависимости изменения давления водорода в патроне с гидридом от времени при его нагревании. Показано, что экспериментальные данные соответствуют теоретическим значениям с отклонением ≈ 5%. Експериментальним шляхом отримані залежності тиску водню в патроні з гідридом від часу у разі його нагрівання. Показано, що експериментальні дані відповідають теоретичним значенням з відхиленням ≈ 5%. Obtained experimentally by the variation of hydrogen pressure in the cartridge with a hydride from the time when it is heated. The experimental data are consistent with the theoretical values with a deviation of ≈5%. 2011 Article Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода / Ю.П. Ключка, В.И. Кривцова, А.И. Ивановский // Проблемы машиностроения. — 2011. — Т. 14, № 6. — С. 69-73. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141872 614.8 ru Проблемы машиностроения application/pdf Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Нетрадиционная энергетика
Нетрадиционная энергетика
spellingShingle Нетрадиционная энергетика
Нетрадиционная энергетика
Ключка, Ю.П.
Кривцова, В.И.
Ивановский, А.И.
Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
Проблемы машиностроения
description Экспериментальным путем получены зависимости изменения давления водорода в патроне с гидридом от времени при его нагревании. Показано, что экспериментальные данные соответствуют теоретическим значениям с отклонением ≈ 5%.
format Article
author Ключка, Ю.П.
Кривцова, В.И.
Ивановский, А.И.
author_facet Ключка, Ю.П.
Кривцова, В.И.
Ивановский, А.И.
author_sort Ключка, Ю.П.
title Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
title_short Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
title_full Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
title_fullStr Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
title_full_unstemmed Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
title_sort экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода
publisher Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
publishDate 2011
topic_facet Нетрадиционная энергетика
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141872
citation_txt Экспериментальное исследование пожаровзрывоопасности металлогидридной системы хранения водорода / Ю.П. Ключка, В.И. Кривцова, А.И. Ивановский // Проблемы машиностроения. — 2011. — Т. 14, № 6. — С. 69-73. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series Проблемы машиностроения
work_keys_str_mv AT klûčkaûp éksperimentalʹnoeissledovaniepožarovzryvoopasnostimetallogidridnojsistemyhraneniâvodoroda
AT krivcovavi éksperimentalʹnoeissledovaniepožarovzryvoopasnostimetallogidridnojsistemyhraneniâvodoroda
AT ivanovskijai éksperimentalʹnoeissledovaniepožarovzryvoopasnostimetallogidridnojsistemyhraneniâvodoroda
AT klûčkaûp experimentalstudyofexplosionhydridehydrogenstoragesystems
AT krivcovavi experimentalstudyofexplosionhydridehydrogenstoragesystems
AT ivanovskijai experimentalstudyofexplosionhydridehydrogenstoragesystems
first_indexed 2025-11-26T19:14:23Z
last_indexed 2025-11-26T19:14:23Z
_version_ 1849881491587203072
fulltext НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2011, Т. 14, № 6 69 9. Chengming Gao. Experimental study on the Ranque-Hilsch vortex tube / Gao Chengming. – Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2005. – 150 p. 10. Eiamsa-ard S. Numerical investigation of the thermal separation in a Ranque-Hilsch vortex tube / S. Eiamsa-ard, P. Promvonge // Intern. J. Heat and Mass Transfer. – 2007. – Vol. 50. – P. 821–832. 11. Бабенко В. В. Макет вихревых структур течения в вихревой камере / В. В. Бабенко, В. Н. Турик // Прикл. гидромеханика. – 2008. – Т. 10, № 3. – С. 3–19. 12. Крамской А. В. Численный метод расчета гидрогазодинамических процессов в вихревой трубке / А. В. Крамской, И. Н. Кудрявцев, И. А. Самохвал // Физико-технические проблемы энергетики и пути их решения 2011: Тез. докл. науч.-техн. конф. – Харьков: Харьков. нац. ун-т им. В. Н. Каразина, 15–16 нояб. 2011. – С. 25. 13. Chung T. G. Computational fluid dynamics / T. G. Chung. – New York: Cambridge University Press, 2002. – 1012 p. 14. Wilcox D. C. Turbulence modeling for CFD / D. C. Wilcox. – La Canada: DCW Industries, 1994. – 460 p. 15. Bardina J. E. Turbulence modeling validation, testing, and development / J. E. Bardina, P. G. Huang, T. J. Coakley // NASA TM 110446. – 1997. – 98 p. 16. Крамской А. В. Компьютерное моделирование газодинамических процессов методом конечных объѐмов : Конспект лекций / А. В. Крамской, И. Н. Кудрявцев, А. И. Пятак. – Харьков: Харьк. нац. автодор. ун-т, 2005. – 36 с. Поступила в редакцию 10.10.11 УДК 614.8 Ю. П. Ключка * В. И. Кривцова * , д-р техн. наук А. И. Ивановский ** , канд техн. наук * Национальный университет гражданской защиты Украины (г. Харьков, e-mail: worlon@list.ru; e-mail: apbu@rambler.ru) ** Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (г. Харьков, e-mail: apbu@rambler.ru) ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ МЕТАЛЛОГИДРИДНОЙ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА Экспериментальным путем получены зависимости изменения давления водорода в па- троне с гидридом от времени при его нагревании. Показано, что экспериментальные данные соответствуют теоретическим значениям с отклонением ≈ 5%. Експериментальним шляхом отримані залежності тиску водню в патроні з гідридом від часу у разі його нагрівання. Показано, що експериментальні дані відповідають тео- ретичним значенням з відхиленням ≈ 5%. Постановка проблемы Одним из способов хранения водорода в автомобиле является хранение в связанном состоянии, в частности, с помощью гидридов интерметаллидов [1]. Наиболее перспектив- ным и изученным является интерметаллид LaNi5 [2]. Одной из проблем использования этих систем является их пожаровзырывоопасность, обусловленная свойствами водорода и самой системой хранения. В связи с этим определение изменения характеристик металлогидридного патрона с водородом и времени до его разрушения под воздействием внешнего источника тепла явля- ется актуальной задачей. НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2011, Т. 14, № 6 70 Анализ последних достижений и публикаций В работах [2, 3] приведены характеристики металлогидридных систем, динамика вы- деления водорода из гидрида, а также ряд их теплофизических характеристик. Однако на сегодняшний день отсутствуют результаты испытаний гидридных систем в случае воздей- ствия на них тепловых потоков, например, при пожаре. В работе [4] получены теоретические оценки времени до разрушения насыщенных гидридных систем с водородом под воздействием повышенной внешней температуры, а также дискретные модели зависимости давления в системе под воздействием температуры окружающей среды, характера ее изменения и степени насыщения гидрида водородом. Од- нако в работе [4] отсутствуют результаты экспериментальных исследований, которые бы позволили судить об адекватности приведенных моделей. Основная часть Целью данной работы является получение экспериментальным путем зависимостей изменения давления водорода в патроне с металлогидридом, в частности с LaNi5Hx, при его нагревании и их сравнение с теоретическими значениями [4]. Для проведения эксперимента был использован гидридный патрон диаметром 30мм и длиной 360 мм, выполненный из стали марки 12Х18Н10Т толщиной 1 мм, заполненный интерметаллидом LaNi5 в количестве 800 г (рис. 1). В качестве измерителя температуры использовался прибор измерительный и регули- рующий РТЭ-4.8-11 «Эргос» с погрешностью измерения температуры ± 0,25% и хромель- копелевая термопара – ТХК — Тип L. Давление в патроне измерялось с помощью маномет- ра МТП-160 (0÷40 МПа) с классом точности 1,5. Напряжение 220 В подавалось к нагревателю из ни- хромовой проволоки диаметром 0,8 мм и длиной 14 м. Эксперимент проводился при температурах и временных диапазонах, характер- ных для пожара [5]. Подготовка гидридного па- трона к эксперименту проводилась согласно схеме на рис. 2:  гидридный патрон 1 с интерме- таллидом 2 насыщался водоро- дом (после соответствующего процесса активации [6]);  к внешней оболочке патрона крепилась термопара 3 и патрон Рис. 1. Фото гидридного патрона в процессе подготовки к эксперименту 1 220 В 7 4 2 8 9 6 5 3 Рис. 2. Схема гидридного патрона, подготовленного к эксперименту: 1 – гидридный патрон; 2 – интерметаллид; 3 – термопара; 4 – электроизоляционная слюда патрона; 5 – нихромовая спи- раль; 6 – асбестовый шнур; 7 – силовой электрокабель; 8 – асбестокартон; 9 – вентиль баллона НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2011, Т. 14, № 6 71 в цилиндрической его части обматывался электроизоля- ционной листовой слюдой 4;  поверх электроизоляцион- ной слюды наматывалась нихромовая проволока 5;  поверх нихромовой обмотки наматывался асбестовый шнур 6;  к обмотке подключался си- ловой кабель 7;  гидридный патрон тепло- изолировался с помощью асбестокартона 8. На рис. 3 приведен гид- ридный патрон, подготовлен- ный к эксперименту. Патрон был уложен го- ризонтально в приямке глуби- ной 50 см (рис. 4). На рис. 5 приведены ре- зультаты, полученные при про- ведении эксперимента. Из рисунка следует, что по истечении 180 секунд рас- четные значения давления ста- новятся немного выше, чем экспериментальные. Это мож- но объяснить погрешностью измерений температуры и дав- ления, а также погрешностью определения исходной насы- щенности гидрида. 1 2 3 Рис. 3. Гидридный патрон, подготовленный к эксперименту: 1 – силовой электрокабель; 2 – кабель термопары; 3 – магистральная линия к манометру 1 2 3 0,5 м 6 4 7 5 8 10 9 Рис. 4. Схема экспериментальной площадки: 1 – гидридный патрон с насыщенным гидридом; 2 – приямок; 3 – магистральная линия к манометру; 4 – кабель термопары; 5 – силовой электрокабель; 6 – манометр МТП-160; 7 – преобразо- ватель температуры; 8 – источник электропитания 220 В; 9 – персональный компьютер; 10 – теплоизоляция 0 100 200 300 400 500 0 100 200 300 400 500 0 60 120 180 240 300 360 420 1 2 3 с, 773 673 573 473 373 273 Т, К P, МПа Рис. 5. Зависимость изменения температуры и давления водорода в патроне при его нагревании: 1 – экспериментальные значения температуры на стенке патрона; 2 – экспериментальные значения давления в патроне; 3 – расчетное значение давления в соответствии с [4] НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2011, Т. 14, № 6 72 На рис. 6 приведены зависимости относительной погрешности определения давления от времени, а на рис. 7 фото взо- рвавшегося гидридного патрона в резуль- тате эксперимента. Из рис. 6 следует, что максималь- ное значение относительного отклонения составляет 15%, а среднее значение – око- ло 5%, что позволяет говорить об адекват- ности модели, полученной в работе [4]. В ходе эксперимента гидридный патрон взорвался при значениях T = 733 K и Р = 36,5 МПа, что говорит о некотором рассогласовании экспериментальных дан- ных и теоретических. Ожидаемое расчетное давление, при котором разрушится гидридный патрон, составляло Р = 22,5 МПа [7]. Разницу экспериментального и теоретического давле- ния разрушения можно объяснить наличием нихромовой обмотки как армирующего слоя на корпусе патрона. Выводы Экспериментальным путем получены зависимости давления водорода в патроне с гидридом LaNi5Hx при его нагревании, позволившие сделать вывод об адекватности теоре- тической модели, приведенной в [4]. Показано, что погрешность расчетных значений в соответствии с [4] составляет в среднем 5%. Литература 1. Ключка Ю. П. Особенности использования водорода на автомобильном транспорте / В. И. Кривцова, Ю. П. Ключка // Пробл. пожар. безопасности. – 2009. – № 26. – С. 49–61. 2. Мищенко А. И. Применение водорода для автомобильных двигателей / А. И. Мищенко. – Киев: Наук. думка, 1984. – 281 с. 3. Кривцова В. И. Теоретические и экспериментальные пути создания систем хранения и подачи во- дорода на основе твердых веществ для двигательных и энергетических установок летательных ап- паратов: Дис ... д-ра техн. наук. – Харьков, 2001. – 420 с. 4. Ключка Ю. П. Определение времени разрушения гидридного патрона, обусловленного изменени- ем температурных параметров окружающей среды / Ю. П. Ключка // Наук. вісн. будівництва. – 2011. – № 68. – С. 77–80. 5. Клаус Д. П. Роль естественно-научной криминалистики / Дитер Поль Клаус. – М., 1985. – 311 с. -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0 60 120 180 240 300 360 420 с, %100 P РP э эт   Рис. 6. Относительная погрешность расчетных значений давления водорода в патроне от времени Рис. 7. Фото гидридного патрона после взрыва НЕТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2011, Т. 14, № 6 73 6. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортировка, применение: Справочное издание / Д. Ю. Гамбург, В. П. Семенов, Н. Ф. Дубовнин и др. – М.: Химия, 1989. – 672 с. 7. Канторович З. Б. Основы расчѐта химических машин и аппаратов: Изд. третье / З. Б. Канторович. – М.: Машиностроение, 1960. – 738 с. Поступила в редакцию 05.12.11 УДК 621.43.662.61 П. М. Канило, д-р техн. наук К. В. Костенко Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (г.Харьков, e-mail: pmk@ipmach.kharkov.ua) СНИЖЕНИЕ КАНЦЕРОГЕННОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Проанализировано влияние вида моторных топлив и содержания в них ароматических углеводородов на канцерогенность отработавших газов транспортных средств с дви- гателями внутреннего сгорания. Изложены основы минимизации их канцерогенной опасности. Проаналізовано вплив виду моторних палив і вмісту в них ароматичних вуглеводнів на канцерогенність відпрацьованих газів транспортних засобів з двигунами внутрішнього згоряння. Викладено основи мінімізації їхньої канцерогенної небезпеки. Введение В настоящее время более 70% энергии, потребляемой во всем мире, производится за счет использования углеводородных топлив (УВТ), особое внимание уделяется экологиче- ским аспектам их сжигания. Продукты сгорания УВТ, в том числе отработавшие газы (ОГ) транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), содержат различные эко- логически опасные компоненты, регламентируемые Европейскими нормами (Евро-V, 2008 г.): оксид углерода (СО), несгоревшие углеводороды (СН), оксиды азота (NOx) и твер- дые частицы (ТЧ), включающие в основном сажистые частицы (СЧ). Присутствуют в ОГ также оксиды серы, которые регламентируются уровнем содержания серы в УВТ. Кроме перечисленных ингредиентов, в продуктах сжигания УВТ содержится широкий спектр вы- сокостойких супертоксикантов, в том числе канцерогенных полициклических ароматиче- ских углеводородов (ПАУ), которые представляют собой группу веществ, состоящих из мо- лекул, содержащих два и более бензольных колец. Отмеченные канцерогенные углеводоро- ды (КУ), а также их производные – нитроканцерогенные ингредиенты, обладающие мута- генными свойствами, могут обуславливать для живых клеток и организмов: иммунотоксич- ность, генотоксичность, канцерогенность, репродуктивную токсичность (оказывающую негативное воздействие на потомство). Под канцерогенными для человека веществами по- нимаются вещества, способные вызывать образование у человека доброкачественных или злокачественных опухолей. Мутагенность – это фактор окружающей среды (ОС), способный нарушать генетические программы клеток и вызывать в организме изменение наследствен- ных свойств. Многочисленные эпидемиологические, лабораторные и клинические наблюде- ния свидетельствуют о наличии причинно-следственной связи между загрязнением ОС и повреждением генетической информации организма человека. По мнению медиков, именно доля КУ в атмосфере больших городов примерно на 80% определяет риск возникновения злокачественных опухолей у людей [1, 2].

Схожі ресурси