Teoretická a experimentální studie vlivu přídavku CO2 na výbušné vlastnosti směsi vodíku a vzduchu

Tomáš Přeslička

Master's thesis

Theoretical and Experimental Study of the Influence of CO2 Addition on Explosive Properties of Hydrogen and Air Mixtures

Abstract:

Hlavním cílem této diplomové práce je stanovení výbuchových parametrů, jmenovitě výbuchového tlaku, rychlosti nárůstu výbuchového tlaku a deflagračního indexu, směsi vodíku a vzduchu s přídavkem oxidu uhličitého v různých objemových koncentracích a v závislosti na počáteční teplotě. Úvod práce je založen na studiích týkajících se současného stavu studované problematiky. Tyto studie byly základem k získání informací o výsledcích výbuchových parametrů z minulých let, parametrech a typech použitých experimentálních sestav a podmínkách měření. Dále byly provedeny termodynamické výpočty predikcí adiabatické teploty plamene a adiabatického výbuchového tlaku v závislosti na teplotě a koncentraci. V práci je podrobně popsána experimentální aparatura, její validace pomocí plynných standardů a výbuchová komora. Následná měření probíhala pro směs vodíku a vzduchu s přídavkem oxidu uhličitého v různých objemových koncentracích a při teplotách 25 °C, 50 °C a 100 °C. Získané výsledky byly zpracovány a vyhodnoceny. Celkem bylo získáno asi 40 originálních záznamů tlaku na čase, ze kterých bylo nad rámec zadání práce možné vypočítat laminární rychlost hoření čela plamene. V závěru práce je uveden příklad aplikace získaných poznatků v praxi.

Abstract:

The main goal of this thesis is to determine explosion parameters, namely explosion pressure, rate of increase of explosion pressure and deflagration index, mixture of hydrogen gas and air with addition of different volume concentrations of carbon dioxide and depending on the initial temperature. Introduction of the thesis is based on contemporary studies related to the field. These studies were essential for getting results of explosion parameters from previous years including parameters and types of used experimental sets and measurement conditions. Furthermore, thermodynamic calculations were carried out to predict adiabatic flame temperature and adiabatic explosion pressure depending on temperature and concentration. Experimental equipment, its validation of compliance with gas standards, and explosion chamber are thoroughly described in the thesis. Following measurements were made for mixture of hydrogen gas and air with addition of carbon dioxide in different volume concentrations and with temperatures of 25 °C, 50 °C and 100 °C. Obtained results were processed and evaluated. In total, approximately 40 original records of pressure in time were made, which, beyond the scope of the thesis assignment, allowed to calculate laminar burning velocity of the front of the flame. Conclusion of the thesis includes an example of real-world application of the gained knowledge.

Keywords

Vodík, výbuchový tlak, predikce maximálního výbuchového tlaku, rychlost nárůstu výbuchového tlaku, čas do dosažení maxima výbuchového tlaku

Keywords

Hydrogen gas, explosion pressure, maximum adiabatic explosion pressure, maximum rate of pressure rise, time to reach the maximum explosion pressure

Language used: Czech

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

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2020
• Supervisor: Jan Skřínský
• Reader: Mária Skřínská

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

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