ダイバーシティを考慮した水素防爆対策：安全確認型の概念と国際安全規格に基づく方策

考虑多样性的氢气防爆措施：基于安全确认理念和国际安全标准的措施

• 批准号: 22K03963
• 负责人: 門脇 敏
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03963/
• 关键词: 水素防爆; ダイバーシティ; 安全確認型; 本質的安全設計; 国際安全規格; マイクロフレーム; フレームアレスター

将来の水素社会実現のため，エネルギー変換効率の向上，低コスト化と並んで重要な要素が安全性の確保である．水素安全利用のための本質的安全設計方策として，爆発・燃焼の範囲を狭め，着火した際の爆発による被害を最小限にすることが求められるが，その具体的な方策と最適化は十分に検討されていないのが現状である．本研究では，ダイバーシティを考慮した水素防爆対策として，ハイブリッド安全システム（安全な水素濃度低減システム）を提案し，安全確認型の概念と国際安全規格に基づく方策を実施する．そして，燃焼メカニズムの解析により周囲の水素濃度低減に適したシステム設計パラメータを同定し，爆発リスク低減の可能性追究と安全なシステムの妥当性実証を目的とする．本研究は，漏洩水素の濃度低減や水素の防爆対策に幅広く応用できる．また，燃焼工学分野に新たな知を還元できる学術的意義も有している．本年度は，水素爆発の挙動解明として，燃焼実験を実施した．ここでは，水素/空気/窒素混合気を取り扱い，水素濃度と窒素濃度を変化させて，密閉型容器内で燃焼実験を行った．容器内に予混合気を充填し，中心点火することにより球状のデフラグレーションを観察し，水素濃度と窒素濃度による燃焼時の挙動を把握した．ここでは，シュリーレン法により，火炎伝播の様子や火炎面形状を高速度撮影した．また，容器内の圧力変化を測定した．実験で得られた主な知見は次の通りである．・火炎半径の増加と共に火炎面にセルが形成され，それが発達して複雑な形状になる．このセルの形成は従来の燃焼実験でも観察されており，数値計算においても確認されている．・水素濃度が高くなると共に，火炎の伝播速度は増大している．これは予混合火炎の燃焼速度が大きくなるからである．・窒素濃度が高くなると共に，火炎の伝播速度は低下する．これは，予混合火炎の燃焼速度が小さくなることによるものである．

In the future, the water element society will be realized, and the rate of change will be increased, and the safety of important factors will be ensured. The essential safety design strategy of safe utilization of water element is to narrow the range of explosion and combustion, to minimize the damage caused by explosion during fire, and to optimize the specific design strategy. In this study, the concept of safety confirmation type and the implementation of international safety standard basic policy are proposed. The analysis of combustion system, the design of system design, the identification of system design, the investigation of the possibility of system design, the investigation of system design, the possibility of system design, the evaluation of system design, the possibility of system This study aims to reduce the concentration of leakage water element and reduce the explosion resistance of leakage water element. The new knowledge of combustion engineering is of great academic significance. During the year, the water element explosion and the combustion of water element were carried out. In this case, the mixture of water element/air element/oxygen element is selected, the concentration of water element and oxygen element is changed, and the combustion is carried out in a closed container. The mixture in the container is filled, and the center ignition is carried out. The temperature of the mixture is monitored, and the water concentration is controlled. The fire spread and the shape of the fire surface were high-speed images. In addition, the pressure change in the container was measured.実験で得られた主な知见は次の通りである.·The increase of the radius of the flame causes the formation of the flame surface, and the formation of the complex shape. The formation of this kind of oil is the result of the combustion process, and the calculation of the numerical value is the result of the verification. Water element concentration is high, and the propagation speed of fire increases. The fire speed of mixed fire is great. The concentration of phosphorus is high, and the propagation speed of fire is low. The fire speed of mixed fire is small.

项目成果

常温場における水素/空気予混合火炎の伝播特性に窒素希釈が与える影響

氮气稀释对室温氢气/空气预混火焰传播特性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 富岡薫平;池田佳生;奥山邦人;小山広夢，沼田遼，武田哲明;Haruka Abe;岸本翼，藤巻雅博，増井涼，酒井利奈，吉田和弘，氏平政伸;岸本翼，藤巻雅博，増井涼，酒井利奈，吉田和弘，氏平政伸;熊田将志・野口春樹・善場敦史・勝身俊之・佐藤大輔・門脇敏
• 通讯作者: 熊田将志・野口春樹・善場敦史・勝身俊之・佐藤大輔・門脇敏