機能性ポーラス構造部材を用いた高気密空間内水素ガス爆発事故被害軽減法の高性能化

利用功能性多孔结构构件提高高气密空间氢气爆炸事故损害减轻方法的性能

• 批准号: 22K04622
• 负责人: 斉藤 寛泰
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Shibaura Institute 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-22K04622/
• 关键词: 爆発圧力緩和; 水素ガス爆発; 減災システム; ポーラス体; 消炎; 水素爆発; 減災; ガス吸着

本年度は，課題1として設定した「機能性ポーラス構造体を用いた高気密空間内の水素ガス爆発圧力の抑制」について検証実験を行った．これまで，粒子表面におけるガス吸着性がないガラスビーズ等固体粒子の充填層を密閉空間内壁に設けた際の爆発圧力緩和性能を調べ，音速未満の爆燃波・音速を超える爆轟波ともに，充填ガラスビーズ直径が消炎の可否に影響を及ぼすことを確認してきた．しかしながら，爆燃波の場合，ガラスビーズの充填により，同一体積における爆発過圧力のピークは下げられるものの，圧力上昇の立ち上がりは極めて急峻となり，これが問題であった．そこで，粒子表面や内部に細孔（消炎距離よりもかなり小さいスケールであり，火炎は内部へ侵入できないはずである）を有するほぼ同じ粒径の活性アルミナボールを用いて同様の実験を実施した結果，爆発過圧力のピークが減少し，かつ，圧力の立ち上がりが鈍化し，最大圧力上昇速度（圧力の時間変化の傾きが最も大きくなるときの上昇速度）はかなり減少することが明らかとなった．現時点では，その爆発圧力の緩和メカニズムについての詳細は明らかではないが，爆発火炎の拡がりとともに生じる火炎周囲の未燃混合気の圧力上昇により，粒子間の微細空隙へ未燃混合気が押し込まれる効果に加え，粒子表面や内部の細孔への気体の押し込みによる隔離も発生し，爆発に寄与する混合気量が減少したためではないかと推測している．爆発終了後の密閉空間内の残圧から，活性アルミナボールを用いた条件では未燃混合気量が多いこと判明している．これらの実験事実は，単なる剛体球ではなく，機能性粒子を用いることで爆発圧力の緩和をより効果的に行えることを示唆している．

今年，我们对“使用功能性多孔结构抑制氢气爆炸压力的抑制”进行了验证实验。填充的玻璃珠会影响声音速度以下下方的闪光波和声音速度上方的爆炸波是否可以熄灭。然而，在幻影波的情况下，尽管由于玻璃珠填充而减少了同一体积的爆炸峰值，但压力上升的上升变得极为陡峭，这是一个问题。因此，我们使用毛孔几乎相同的粒径的活化氧化铝球进行了类似的实验（孔的尺度明显小于火焰的距离距离，而火焰不应渗透到内部的范围内），发现爆炸的峰值过度压力降低，并且当压力升高时，压力升高了，速度升高了。此时，有关爆炸压力放松机制的细节尚不清楚，但据推测，这是因为随着爆炸火焰的扩散而在火焰周围未燃烧的混合物的压力上升会导致无燃混合物的散布导致颗粒之间的隔离以及隔离量导致粒子的隔离量导致粒子的隔离，并导致粒子的隔离量，并导致粒子的隔离量。这有助于爆炸。爆炸后封闭空间中的残余压力显示，使用活化的氧化铝球在条件下未燃烧的混合物的量很大。这些实验事实表明，功能颗粒可用于更有效地降低爆炸性压力。