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关于高压氢气泄放,喷口处质量流率计算

25天前浏览983
有好多小伙伴都在问我,关于高压气体泄放泄放口的质量流率怎么计算,不然可计算不出来氢气喷火的长度。
关于氢气喷射火焰的长度计算
当然,对于我这么宠粉的博主来说,我是不容许小伙伴不会计算的,今天让我一步一步教大家。
首先我们先进行基础知识的铺垫,对于高压氢气泄放来说,它存在两个过程一个是超临界流动阶段,一个是亚临界流动阶段。
由于是高压泄放,其实大部分时间氢气是处于超临界状态,比如气瓶内部压力为70MPa,那么喷口处的压力为36.84MPa(注意这个是区间估算值),那么对于喷口处的氢气密度来说,因为知道了喷口处的密度也就呼之欲出,可以采用真实气体方程去计算这个压力下的密度,当然我哪舍得让我的小伙伴们再去计算密度。我以及给做好了一个表,小伙伴们直接查询即可,是这样的表,我把氢气从0MPa到90MPa的压力、密度,等相关数据都做好了。
那么现在我们就有了喷口处的压力、密度、当然泄放口的面积我们也是清楚的。
对于超临界流动来说,氢气的流速会到达当地声速,当然这里的声速可不是指的在空气中的那个声速,而是氢气中的声速是这样计算的
也就是在碰口位置到达1284m/s,也就是1M马赫(理想状态下,实际上还收管路形状,摩擦等影响),并且速度会在离开喷口处进一步增加。
(马赫盘来由:补充一点,根据伯努利原理,流体流速越快,压力越低。当气流高速喷出时,其内部压力会降低,超音速气流中,压力变化会以激波(一种强烈的压力波)的形式传播。当气流膨胀时,会产生膨胀波,使流速进一步加快、压力降低;而当气流被压缩时,会产生激波,迫使流速减慢、压力升高。)
那么,现在知道氢气1秒走的距离,那么是不是就可以根据泄放口面积乘1284m,就可知氢气在喷口处1s的时间内形成的提及V,那是不是根据质量=密度×体积。就算出来喷口的质量流量了。当然这里需要根据工程实际需引入一个小于1的系数,毕竟氢气的流速是1284m/s,是理想状态下。


来源:气瓶设计的小工程师
科普
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-04-02
最近编辑:25天前
气瓶设计的小攻城狮
硕士 从事IV储氢气瓶行业。
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