低温液氢加注技术研究进展

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作者 耿银良 李建立 +3 位作者 吴小华 李敬法 宇波 王凯 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第2期105-114,共10页

液氢的安全高效加注是对其进行转移、储存和使用的关键。从加注模式、加注结构和加注工艺等方面综述了国内外液氢加注技术的研究进展。在常重力环境下,有排气和无排气加注均能通过加注结构和工艺的合理设计实现加注目的。典型的无排气... 液氢的安全高效加注是对其进行转移、储存和使用的关键。从加注模式、加注结构和加注工艺等方面综述了国内外液氢加注技术的研究进展。在常重力环境下,有排气和无排气加注均能通过加注结构和工艺的合理设计实现加注目的。典型的无排气顶部加注过程包含初始快速升压、相对稳定加注和末期快速升压3个阶段,而无排气底部加注无明显的阶段性特征。对于常重力加注,不同的顶部加注结构主要影响加注初期接收罐内的压力和温度变化,而不同的底部加注结构还显著影响加注初期的流场特征。不同加注工艺主要通过初始闪蒸、壁面沸腾、液相蒸发、气相冷凝及气相压缩等机制对加注过程产生影响。对于微重力环境下的液氢无排气加注,加注位置和加注结构对加注过程的影响小于不同加注工艺的影响。加注过程中内胆壁面的热变形程度与其冷却程度呈正相关,热应力集中区域不依赖于热变形的分布。为加快实现在更广泛的应用场景下的安全、高效加注液氢,还需进一步深化对加注过程的理论分析、仿真研究和实验研究,同时结合经济性,加强系统性加注工艺流程的仿真研究。 展开更多

关键词 液氢加注 加注模式 加注结构 加注工艺

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液氢加注系统氢气置换计算 被引量：3

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作者 叶欣 张青 张邦双 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期38-41,62,共5页

为准确掌握火箭液氢加注系统氢气置换的具体参数,以火箭贮箱为研究对象,对液氢加注系统氢气置换过程进行数学建模,采用一元气体动力学方法计算得到氢气置换的次数、消耗量和充放气时间。通过分析计算不同放气终止压力对总时间的影响,建... 为准确掌握火箭液氢加注系统氢气置换的具体参数,以火箭贮箱为研究对象,对液氢加注系统氢气置换过程进行数学建模,采用一元气体动力学方法计算得到氢气置换的次数、消耗量和充放气时间。通过分析计算不同放气终止压力对总时间的影响,建议将放气终止压力由0.11 MPa提高为0.14 MPa。 展开更多

关键词 液氢加注系统 氢气置换 数学建模 计算

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一种低温液氢加注阀的设计研究 被引量：1

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作者 陈红 朱乔峰 +1 位作者 王晓月 王绍成 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期65-69,共5页

提出了一种新型低温液氢加注阀门,该阀门用于氢能在存储和输运过程中的加注环节。针对低温阀门在工作过程中易出现漏热和残留液氢的问题,该阀门采用高真空绝热设计和上下阀杆分段设计的方式,可降低液氢因吸热气化导致的介质损耗,此外,... 提出了一种新型低温液氢加注阀门,该阀门用于氢能在存储和输运过程中的加注环节。针对低温阀门在工作过程中易出现漏热和残留液氢的问题,该阀门采用高真空绝热设计和上下阀杆分段设计的方式,可降低液氢因吸热气化导致的介质损耗,此外,阀杆分段设计还能够有效适应阀门内部结构因低温变形而产生的位置偏移量。阀门的加注枪和加注口采用内外圆筒对接的设计方式,减小了液氢对接体积,可降低液氢加注工作结束后阀门内部液氢残留量。通过向阀门内部不断地浇灌液氮的方式对其进行降温,进而测试阀门的绝热性能。结果表明:在预冷降温的50 min内,上阀杆顶端温度均维持在20℃以上,阀门外壳温度均在0℃以上。 展开更多

关键词 液氢加注阀 漏热 残留液氢 真空绝热

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发射场液氢加注管路过滤器仿真分析研究 被引量：2

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作者 陈俊 赵继广 夏鲁瑞 《机床与液压》 北大核心 2012年第7期149-151,155,共4页

以航天发射场液氢加注系统过滤器为研究对象,从仿真角度研究加注稳态过程中,液氢流经过滤器时的流量和压力参数变化关系。结果表明:稳态时过滤器对加注流量基本无影响,但液氢流过过滤器时会出现压降,在过滤器前后适当位置增设压力传感... 以航天发射场液氢加注系统过滤器为研究对象,从仿真角度研究加注稳态过程中,液氢流经过滤器时的流量和压力参数变化关系。结果表明:稳态时过滤器对加注流量基本无影响,但液氢流过过滤器时会出现压降,在过滤器前后适当位置增设压力传感器能够有效监测过滤器通透情况。采取风险预防措施后能够快速定位过滤器堵塞故障,为提高发射场事故应急处置能力提供技术依据。 展开更多

关键词 液氢加注系统 建模与仿真 快速定位 过滤器堵塞

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低温液氢加注系统间歇泉现象风险评估研究 被引量：6

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作者 马昕晖 陈景鹏 +2 位作者 徐腊萍 智文书 孙建 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期54-59,共6页

分析了液氢加注系统竖直管路内间歇泉现象产生的过程,总结了间歇泉现象产生的原因与危害性。采用改进的风险矩阵法,对间歇泉现象产生时给加注管路以及贮箱带来的危害进行了风险评估。为提前发现液氢加注过程中间歇泉现象引起的风险及风... 分析了液氢加注系统竖直管路内间歇泉现象产生的过程,总结了间歇泉现象产生的原因与危害性。采用改进的风险矩阵法,对间歇泉现象产生时给加注管路以及贮箱带来的危害进行了风险评估。为提前发现液氢加注过程中间歇泉现象引起的风险及风险发生后的风险转移提供理论参考,从而减小风险对液氢加注系统的影响。 展开更多

关键词 液氢加注系统 间歇泉现象 风险矩阵 Borda数

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液氢加注系统水击问题数值分析 被引量：10

6

作者 刘照智 丁鹏飞 田青亚 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2010年第4期10-12,共3页

结合实际液氢加注系统的管路结构,应用特征线方法对液氢加注系统的水击现象进行了分析。根据分析结果,提出减小系统水击峰值的有效措施,为液氢加注系统的设计提供理论依据。

关键词 液氢加注系统 水击 数值分析

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液氢加注系统竖直管道内Taylor气泡的行为特性 被引量：4

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作者 马昕晖 徐腊萍 +1 位作者 陈景鹏 宋建军 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期66-70,共5页

针对液氢加注系统竖直管道内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管道内Taylor气泡的运动模型,对Taylor气泡的形成过程、大小以及充分发展的Taylor气泡上升速度进行了研究。采用VOF方法对气液两相的交界面进行追踪... 针对液氢加注系统竖直管道内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管道内Taylor气泡的运动模型,对Taylor气泡的形成过程、大小以及充分发展的Taylor气泡上升速度进行了研究。采用VOF方法对气液两相的交界面进行追踪,并引入CSF模型对两相间的表面张力进行计算。仿真结果表明:Taylor气泡是由弥散的小气泡聚合而成,根据泡状流向弹状流转变得出的Taylor气泡的临界长度比处于发展中的Taylor气泡长度要小,充分发展的Taylor气泡基本上以0.226 5 m/s的速度匀速上升。 展开更多

关键词 液氢加注系统 竖直管道 间歇泉现象 Taylor气泡 VOF方法

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液氢加注系统漏热故障对火箭发射的影响

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作者 马昕晖 栾骁 +1 位作者 陈景鹏 孙克 《装备学院学报》 2013年第1期65-68,共4页

以AMEsim面向对象软件作为建模工具,以液阻与摩擦损失方程Darcy-Weisbach公式、挤压与漏热模型为基础,基于发射场液氢加注系统,建立液相流动和气液两相流动模型,分析了不同漏热率,管路、器件漏热故障时对火箭贮箱的影响变化情况。研究... 以AMEsim面向对象软件作为建模工具,以液阻与摩擦损失方程Darcy-Weisbach公式、挤压与漏热模型为基础,基于发射场液氢加注系统,建立液相流动和气液两相流动模型,分析了不同漏热率,管路、器件漏热故障时对火箭贮箱的影响变化情况。研究结果表明:与液氢流动实际数值相比,两相流模型中气化液氢的压力、阻力、流量等参数的作用,改变了火箭贮箱的加注工位高度和贮箱气枕压力;两相流模型可进行加注系统漏热故障仿真,并能预示加注故障过程与结果。 展开更多

关键词 液氢加注系统 漏热故障 两相流 火箭贮箱

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车用液氢气瓶快充过程数值研究 被引量：1

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作者 金树峰 王崇宇 +1 位作者 姚淑婷 谭风光 《真空与低温》 2024年第2期180-187,共8页

车用液氢气瓶加注过程中,因加注速度快且气瓶容积小,极易造成过充现象,导致安全事故发生。针对设有气包防过充装置的车载液氢气瓶建立三维对称模型,采用CFD方法对气瓶快速加注过程开展数值仿真。分析了开孔孔径、加注速率、初始充满率... 车用液氢气瓶加注过程中,因加注速度快且气瓶容积小,极易造成过充现象,导致安全事故发生。针对设有气包防过充装置的车载液氢气瓶建立三维对称模型,采用CFD方法对气瓶快速加注过程开展数值仿真。分析了开孔孔径、加注速率、初始充满率和防过充装置容积对防过充装置性能的影响规律。结果表明:开孔孔径是影响防过充装置性能的主要因素,其限制了液体的流通能力;采用6 mm孔径和初始充装量为50%的状况下,充装结束后气瓶都将过充,最大充装率可达98.4%;采用大容积的防过充装置可以为气瓶预留更多的气相安全空间,但同时也会导致充装量不足等问题,当防过充装置容积为100 L时,最终充装量仅有77.2%。 展开更多

关键词 车载液氢气瓶 液氢加注 防过充装置 充装率

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液氢制-储-运-加关键技术发展现状及展望

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作者 张杰 罗雪鹏 《发电技术》 CSCD 2024年第5期888-898,共11页

【目的】液态储运是实现氢气大规模、远距离储运,保证氢能规模化应用的有效途径之一。目前,我国针对液氢制备、储运及加注领域的研究相对较少,为此,对该领域关键技术发展现状进行了分析。【方法】对比了高压气态、液态及固态储氢技术的... 【目的】液态储运是实现氢气大规模、远距离储运,保证氢能规模化应用的有效途径之一。目前,我国针对液氢制备、储运及加注领域的研究相对较少,为此,对该领域关键技术发展现状进行了分析。【方法】对比了高压气态、液态及固态储氢技术的优缺点;综述了液氢制备过程中的主要液化方法、液氢储存绝热技术与关键材料;分析了不同液氢运输方式与装备的特点;梳理了液氢加氢站建设情况,并对比了液氢加注技术;阐述了液氢主要应用领域和产业化模式,并对近年来我国液氢储运专利技术进行了统计分析。【结论】提出了我国液氢储运发展面临的“卡脖子”难点及亟需技术攻关的方向。研究结果可为液氢关键技术的研究与装备的研制提供参考。 展开更多

关键词 氢能 液氢 液化制取 液氢储运 液氢加注 储罐

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WBS-RBS法与故障树分析法结合的加注系统危险识别技术 被引量：2

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作者 吕潇磊 赵继广 +2 位作者 马昕晖 陈景鹏 姜曙 《兵器装备工程学报》 CAS 2016年第11期114-118,共5页

针对航天发射加注系统工艺严谨、设备繁多和操作复杂的特点,传统FMEA危险识别方法只能考虑单一失效模式,具有危险辨识不完整的特点,特别是在高危险性的航天发射操作过程中,难以识别出完备的危险因子;采用WBS-RBS与故障树分析结合的方法... 针对航天发射加注系统工艺严谨、设备繁多和操作复杂的特点,传统FMEA危险识别方法只能考虑单一失效模式,具有危险辨识不完整的特点,特别是在高危险性的航天发射操作过程中,难以识别出完备的危险因子;采用WBS-RBS与故障树分析结合的方法对"液氢加注系统管路发生严重事故"进行危险识别,可见采用本方法能识别出更完备的危险源,这是由于本方法完善了人机交互、系统接口。所提方法可以应用到航天发射场的风险辨识,为航天发射风险管理提供了参考。 展开更多

关键词 液氢加注系统 危险识别 故障树分析 WBS-RBS

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一种考虑认知不确定性的风险矩阵分析方法 被引量：6

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作者 段永胜 赵继广 +1 位作者 陈鹏 赵蓓蕾 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期70-74,共5页

为解决传统风险矩阵(CRM)元素等级分配的非一致性问题,提出一种考虑风险决策者认知不确定性的风险矩阵分析方法。首先,采用等级序数"乘法原则"计算风险指数,并将风险指数作为风险矩阵元素等级分配的依据。其次,引入风险决策... 为解决传统风险矩阵(CRM)元素等级分配的非一致性问题,提出一种考虑风险决策者认知不确定性的风险矩阵分析方法。首先,采用等级序数"乘法原则"计算风险指数,并将风险指数作为风险矩阵元素等级分配的依据。其次,引入风险决策者关注度系数,用来描述风险潜在信息的影响,并以指数的形式修正传统风险指数计算模型。最后,将修正后的连续概率后果分布(CPCD)映射到CRM。以风险指数最大化原则分配风险矩阵元素等级。运用该方法,分析某航天发射场某型低温液氢加注系统风险等级量化过程。结果表明,采用修正后的风险指数计算模型,能够得到不同加注工序不同关注度系数的风险等级分配方案,风险决策者的认知不确定性对低温液氢加注风险等级分配有影响。 展开更多

关键词 传统风险矩阵(CRM) 风险指数 认知不确定性 航天发射场 低温液氢加注系统

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