Россия
Россия
УДК 614.841 Характер пожара, причины, процесс
Проведена оценка пожаровзрывобезопасности водорода как топлива, что является актуальным в связи с развитием водородного транспорта. Определены основные причины пожаровзрывоопасности водорода, представлены рекомендации по ее снижению. Установлены отличительные особенности водородных пожаров. Представлены методы и модели расчета газодинамики, тепломассообмена при горении водорода, проведен их анализ. В качестве основной рассматривается модель вычислительной гидродинамики, которая основана на уравнениях неразрывности, состояния, сохранения импульса и энергии для случаев водородных пожаров и взрывов. Обсуждаются исследования струйного горения водорода. Установлено, что хорошее соответствие результатов расчета с экспериментальными данными по основным характеристикам пожар-струи дает вихреразрешающий подход к моделированию турбулентности. Дальнейшее развитие моделей горения водорода связано с проведением расчета поверхности потенциальной энергии частиц.
водород, пожаровзрывобезопасность, транспорт, вычислительная гидродинамика, модель, горение, взрыв, пожар-струя
1. Hydrogen production, storage and transport for renewable energy and chemicals: An environmental footprint assessment / R. Hren [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2023. Vol. 173. P. 113–113.
2. Kim B., Hwang K.I. Effect of angular motion on accidental hydrogen fires in conceptional ship fuel preparation room with mechanical ventilation // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 50. P. 1075–1090.
3. Safety evaluation on hydrogen leakage and combustion of high-pressure hydrogen dispenser / B. Wang [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 72. P. 1010–1022.
4. Laguna-Bercero M.A. Recent advances in high temperature electrolysis using solid oxide fuel cells: A review // Journal of Power sources. 2012. Vol. 203. P. 4–16.
5. Sürer M.G., Arat H.T. Advancements and current technologies on hydrogen fuel cell applications for marine vehicles // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. Vol. 47. № 45. P. 19865–19875.
6. A study on a numerical simulation of the leakage and diffusion of hydrogen in a fuel cell ship / F. Li [et al] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 97. P. 177–185.
7. Review on hydrogen safety issues: Incident statistics, hydrogen diffusion, and detonation process / F. Yang [et al.] // International journal of hydrogen energy. 2021. Vol. 46. № 61. P. 31467–31488.
8. Armaroli N., Balzani V. The hydrogen issue // ChemSusChem. 2011. Vol. 4. № 1. P. 21–36.
9. Mazloomi K., Gomes C. Hydrogen as an energy carrier: Prospects and challenges // Renewable and sustainable energy reviews. 2012. Vol. 16. № 5. P. 3024–3033.
10. Simulation and analysis of hydrogen leakage and explosion behaviors in various compartments on a hydrogen fuel cell ship / X. Mao [et al.] // International journal of hydrogen energy. 2021. Vol. 46. № 9. P. 6857–6872.
11. Safety guidelines and a training framework for LNG storage and bunkering at ports /O. Aneziris [et al.] // Safety Science. 2021. Vol. 138. P. 105–212.
12. Astbury G.R., Hawksworth S.J. Spontaneous ignition of hydrogen leaks: a review of postulated mechanisms // International Journal of Hydrogen Energy. 2007. Vol. 32. № 13. P. 2178–2185.
13. LaChance J., Tchouvelev A., Engebo A. Development of uniform harm criteria for use in quantitative risk analysis of the hydrogen infrastructure // International journal of hydrogen energy. 2011. Vol. 36. № 3. P. 2381–2388.
14. Gómez-Mares M., Zárate L., Casal J. Jet fires and the domino effect // Fire safety journal. 2008. Vol. 43. № 8. P. 583–588.
15. Оценка эффективности способов обеспечения пожаровзрывобезопасности транспорта на водородном топливе / И.П. Елтышев [и др.] // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2022. № 2. С. 19–26.
16. Analyzing the gas temperature of a hydrogen jet fire in a compartment with the Fire Dynamics Simulator / W. Liu [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. 2024. Vol. 53. P. 1097–1106.
17. Characterization of high-pressure, underexpanded hydrogen-jet flames /R.W. Schefer [et al.] // International journal of hydrogen energy. 2007. Vol. 32. № 12. P. 2081–2093.
18. Coupling CFD and VR for advanced firefighting training in a virtual ship engine room / D. Glujic [et al.] // Results in engineering. 2024. Vol. 24. P. 103025.
19. Jang C.B., Choi S.W., Baek J.B. CFD modeling and fire damage analysis of jet fire on hydrogen pipeline in a pipe rack structure // International journal of hydrogen energy. 2015. Vol. 40. № 45. P. 15760–15772.
20. Thermal and fire characteristics of hydrogen jet flames in the tunnel at longitudinal ventilation strategies / Yu. Xie [et al.] // Fuel. 2021. Vol. 306. P. 121659.
21. Hazard analysis on tunnel hydrogen jet fire based on CFD simulation of temperature field and concentration field / X. Gu [et al.] // Safety science. 2020. Vol. 122. P. 104532.
22. Hydrogen jet fires in a passively ventilated enclosure / P. Hooker [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42. № 11. P. 7577–7588.
23. Numerical simulation and consequence analysis of accidental hydrogen fires in a conceptual offshore hydrogen production / H. Lin [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48. № 27. P. 10250–10263.
24. Yuan Yu., Wu S., Shen B. A numerical simulation of the suppression of hydrogen jet fires on hydrogen fuel cell ships using a fine water mist // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. № 24. P. 13353–13364.
25. Моделирование водородной пожар-струи с помощью методики КАБАРЕ /В.Ю. Глотов [и др.] // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2022. № 4. С. 25–42.
26. Гордиенко Д.М., Шебеко Ю.Н. Пожарная безопасность объектов инфраструктуры транспорта на водородном топливе // Пожаровзрывобезопасность. 2022. Т. 31. № 2. С. 41–51.
27. Горев В.А., Медведев Г.М. Кинетические и газодинамические причины аварийных взрывов водорода // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22. № 11. С. 24–30.
