Analýza výbuchových parametrů směsí uhlovodíku a vodíku se vzduchem

Filip Silovský

Master's thesis

Analysis of the Explosion Parameters of Hydrocarbon and Hydrogen in Air Blends

Abstract:

ANOTACE SILOVSKÝ, Filip. Analýza výbuchových parametrů směsí uhlovodíku a vodíku se vzduchem. Ostrava, 2019. 85 s. Diplomová práce. VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství. Cílem diplomové práce je analýza výbuchového tlaku, maximální rychlosti nárůstu výbuchového tlaku a deflagračního indexu v závislosti na koncentraci a teplotě. Nad rámec práce byla stanovena laminární rychlost hoření, čas do dosažení maxima výbuchového tlaku, adiabatický výbuchový tlak a adiabatická teplota směsi metanu a vodíku se vzduchem. Úvod práce tvoří souhrn nejvýznamnějších studií týkající se současného stavu studované problematiky. Na základě těchto studií byly získány informace o výsledcích měření výbuchových parametrů z minulosti, typech použitých experimentálních aparatur a jejich parametry, spolu s podmínkami měření. Dále je popsána experimentální aparatura, její validace pomocí plynných standardů a také výbuchová komora. Pro měření byla použita metodika původně navržená pro atmosférické podmínky s procedurou přípravy hořlavého souboru pro reálné podmínky teplot. Důraz je kladen na matematickou analýzu formou predikcí klíčových parametrů v závislosti na teplotě i koncentraci. Následná měření probíhala pro metan, vodík a jejich směsi při různých objemových procentech daných látek a teplotách 10, 20 a 40 °C. Dále byly porovnány experimentálně získané hodnoty s výsledky numerické predikce. V závěru práce je uveden příklad vyhodnocení a možného dalšího využití získaných poznatků v praxi.

Abstract:

ANNOTATION SILOVSKÝ, Filip. Analysis of the Explosion Parameters of Hydrocarbon and Hydrogen in Air Blends. Ostrava, 2019. 85 p. Diploma thesis. VŠB – TU Ostrava, Faculty of Safety Engineering. The aim of this thesis is to analyze the explosion pressure, maximum rate of explosion pressure rise and deflagration index as a function of concentration and temperature. In addition to primary aim, the laminar burning velocity, the time to reach the maximum of explosion pressure, the adiabatic explosion pressure and the adiabatic temperature of the mixture of methane and hydrogen with air were also determined. The introduction is a summary of previous studies concerning the current state of the art. Furthermore, the experimental apparatus, its validation using gaseous standards and the explosion chamber is described. For the measurement, a methodology originally designed for atmospheric conditions with a procedure for preparing a flammable set of real temperature conditions was used. Emphasis is placed on mathematical analysis in the form of prediction of key parameters depending on temperature and concentration. Subsequent measurements were made for methane, hydrogen and their mixtures at different volume concentrations and at three temperatures of 10, 20 and 40 °C. Furthermore, experimentally obtained values were compared with the results of numerical prediction and discussed in comparison with previous studies. In the conclusion of the thesis there is given an example of application the acquired knowledge in practice.

Keywords

Výbuchové parametry, metan, vodík, směs, 20-L výbuchová komora.

Keywords

Explosion parameters, methane, hydrogen, mixture, 20-L explosion chamber.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2019
• Supervisor: Jan Skřínský
• Reader: Petr Lepík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

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