Teoretická a experimentální studie vlivu přídavku vodíku na výbušné vlastnosti směsi fosilních paliv a vzduchu

Jan Fidler

Master's thesis

Theoretical and Experimental Study on Effects of Hydrogen Addition on Explosion Characteristics of Fossil Fuel-air Mixture

Abstract:

Diplomová práce prezentuje výzkumnou studii popisující vliv molekuly vodíku na výbuchové charakteristiky binární směsi propanu a vzduchu. Experimentální simulace byly prováděny v otápěné kulové nádobě o objemu 20 litrů. Matematické simulace byly počítány programem pro podmínky chemické rovnováhy. Studie shrnuje stav výzkumu realizovaného v předchozích 10 letech, který byl zaměřen na vliv přídavku vodíku k směsi fosilních paliv. Vodík ve směsi propanu se vzduchem byl dosud publikován pouze v jedné studii. Dvě práce se zabývaly přídavkem vodíku do směsi metanu a vzduchu. S rostoucím podílovým zastoupením vodíku ve směsi docházelo při měřeních k nárůstu hodnot pro maximální výbuchový tlak a snižování hodnot maximální rychlosti nárůstu tlaku. Při práci bylo provedeno změření a následná interpretace více než 50 časových závislostí vzhledem k různým koncentracím směsí vodíku a metanu i vodíku a propanu ve vzduchu za iniciačních teplot 25 °C, 50 °C a 100 °C. Nejdůležitější výsledky z hodnocených experimentů jsou hodnoty deflačního indexu. V práci je obsaženo i možné další budoucí využití zjištěných poznatků z pohledu praxe.

Abstract:

The diploma thesis presents a research study describing the effect of a hydrogen molecule on the explosion characteristics of a binary mixture of propane and air. Experimental simulations were performed in a heated 20 L spherical vessel. The mathematical simulations were calculated by program for chemical equilibrium conditions. The study summarizes the state-of-the-art of the research carried out in the previous 10 years, which focuses on the influence of hydrogen addition to the mixture of fossil fuels. Hydrogen in propane-air mixtures has been reported by only one study. Two works dealt with the addition of hydrogen to the methane and air mixture. As the proportion of hydrogen in the mixture increased, the measurements for the maximum explosion pressure and the values for the maximum pressure rise increased. During the work, measurements and subsequent interpretation of more than 50 time dependencies were performed with respect to different concentrations of mixtures of hydrogen and methane and hydrogen and propane in air at initiation temperatures of 25 ° C, 50 ° C and 100 ° C. The most important results from the evaluated experiments are deflation index values. The thesis also includes possible future use of the findings from the practical point of view.

Keywords

vodík, propan, výbuchové parametry, směs, autokláv

Keywords

hydrogen, propane, explosion characteristics, mixture, autoclave

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 4. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2020
• Supervisor: Jan Skřínský
• Reader: Aleš Bernatík

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Master programme / field:
Požární ochrana a průmyslová bezpečnost / Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu