Dispersión de chorros de hidrógeno a alta presión en entornos al aire libre e interiores: efectos de la geometría de la fuga y la presión
Autores: Li, Yang; Zhang, Shourui; Yu, Meng; Wu, Yang; Wu, Jiake; Jiang, Long
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Dispersión de chorros de hidrógeno a alta presión en entornos al aire libre e interiores: efectos de la geometría de la fuga y la presión
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hidrógeno
Fuga
Orificio
Difusión
Concentración
Seguridad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La fuga de hidrógeno es una preocupación crítica de seguridad para los sistemas de almacenamiento a alta presión, donde la geometría del orificio influye significativamente en la dispersión y el riesgo. Estudios previos sobre fugas y difusión se han centrado principalmente en entornos cerrados o semi-cerrados, mientras que se ha realizado una exploración exhaustiva en entornos abiertos y no protegidos. Este trabajo compara tres tipos típicos de orificios: circular, ranurado y tipo Y, a través de experimentos controlados. Los resultados muestran que los orificios circulares generan chorros direccionales con gradientes pronunciados pero concentraciones relativamente bajas, con un caso de 1 mm alcanzando solo el 0.725% en el núcleo del chorro. Los orificios ranurados exhiben una difusión más uniforme; a 1 mm, las concentraciones variaron del 2.125% al 2.625%. Los orificios tipo Y presentaron el mayor peligro, con fugas de 0.5 mm produciendo un 2.9% y casos de 1 mm acercándose al límite inferior de inflamabilidad del 4% en 375 s. Los tiempos de equilibrio aumentaron con el tamaño del orificio, de 400-800 s para fugas circulares y ranuradas a hasta 900 s para fugas tipo Y, algunas de las cuales no lograron estabilizarse. El comportamiento de respuesta también varió: las fugas tipo Y lograron respuestas rápidas de múltiples puntos (tan cortas como 10 s), mientras que las fugas circulares y ranuradas respondieron más lentamente alejadas del núcleo del chorro. La clasificación general de riesgo fue circular < ranurado < tipo Y, subrayando la urgente necesidad de estrategias de monitoreo específicas para la geometría, disposiciones de sensores y umbrales de emergencia para garantizar un almacenamiento seguro de hidrógeno.
Descripción
La fuga de hidrógeno es una preocupación crítica de seguridad para los sistemas de almacenamiento a alta presión, donde la geometría del orificio influye significativamente en la dispersión y el riesgo. Estudios previos sobre fugas y difusión se han centrado principalmente en entornos cerrados o semi-cerrados, mientras que se ha realizado una exploración exhaustiva en entornos abiertos y no protegidos. Este trabajo compara tres tipos típicos de orificios: circular, ranurado y tipo Y, a través de experimentos controlados. Los resultados muestran que los orificios circulares generan chorros direccionales con gradientes pronunciados pero concentraciones relativamente bajas, con un caso de 1 mm alcanzando solo el 0.725% en el núcleo del chorro. Los orificios ranurados exhiben una difusión más uniforme; a 1 mm, las concentraciones variaron del 2.125% al 2.625%. Los orificios tipo Y presentaron el mayor peligro, con fugas de 0.5 mm produciendo un 2.9% y casos de 1 mm acercándose al límite inferior de inflamabilidad del 4% en 375 s. Los tiempos de equilibrio aumentaron con el tamaño del orificio, de 400-800 s para fugas circulares y ranuradas a hasta 900 s para fugas tipo Y, algunas de las cuales no lograron estabilizarse. El comportamiento de respuesta también varió: las fugas tipo Y lograron respuestas rápidas de múltiples puntos (tan cortas como 10 s), mientras que las fugas circulares y ranuradas respondieron más lentamente alejadas del núcleo del chorro. La clasificación general de riesgo fue circular < ranurado < tipo Y, subrayando la urgente necesidad de estrategias de monitoreo específicas para la geometría, disposiciones de sensores y umbrales de emergencia para garantizar un almacenamiento seguro de hidrógeno.