一种私家车库氢泄漏模拟试验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一种私家车库氢泄漏模拟试验装置及实验方法，属于氢气安全利用技术领域。该装置包括车库系统、高压氢气泄放系统、高灵敏度氢气浓度传感器、浓度传感器支架系统和喷头底座系统。通过一个高精度升降台和一个高精度旋转台控制氢气泄漏方向，以及不同孔径大小的喷头调整喷嘴的大小。本发明专利技术适用于不同角度下高压氢气泄漏后氢气浓度场测试，高压氢气泄放的角度可调，以便测试车库内不同条件下高压氢气泄漏后氢气浓度分布并评估其危险性。

【技术实现步骤摘要】
一种私家车库氢泄漏模拟试验装置及实验方法
本专利技术涉及氢安全
，具体涉及一种私家车库氢泄漏模拟试验装置及实验方法。
技术介绍
随着人们对能源的需求不断增大,而石油等传统能源正在日益枯竭,能源危机日益严峻。且传统能源燃烧引起大量的环境污染、温室气体效应及酸雨效应等问题,因此迫切需要发展绿色可替代能源,以缓减传统能源危机。由于燃烧产物是水，无污染,氢能源引起了世界各国的研究热潮,尤其是氢燃料汽车的研究等。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》规划，到2030年，燃料电池汽车将达到200万辆，加氢站达1000座。到2050年，加氢站覆盖全国，氢燃料电池运输车保有量1000万辆。然而，氢气特殊的物理化学性质：易泄漏扩散、可燃范围宽、燃烧热值高、点火能量小及爆炸压力上升速率高，使其具有潜在的氢泄漏、火灾、爆炸危险。随着氢燃料电池车的普及和进入千家万户，越来越多的氢燃料汽车将存放于家庭车库。由于氢的易泄漏性，在家庭车库内泄漏后将形成氢-空气可燃混合气体，可能会导致比较严重的灾害事故。因此，迫切需要一种私家车库氢泄漏模拟实验装置，来开展实验评估氢泄漏的危险性，同时也为私家车库氢灾害防控问题提供基础平台。
技术实现思路
本专利技术提出的一种私家车库氢泄漏模拟试验装置及实验方法，可解决私家车库氢泄漏安全问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种私家车库氢泄漏模拟试验装置，包括试验车库系统、高压氢气泄放系统和浓度测试系统，所述试验车库系统为一间私家车库和一辆三厢汽车；所述高压氢气泄放系统包括高压气瓶单元、管路单元和喷头单元；所述高压气瓶单元是由瓶体和瓶头阀构成，瓶头阀上又集成有电磁阀，由远程传输指令控制电磁阀开关；所述喷头单元由不同口径组成的不锈钢管喷嘴和底座单元构成；所述浓度测试系统包括氢浓度传感器支撑单元、浓度传感器、恒流源、同步控制器和示波器构成；浓度传感器固定在支撑杆上，恒流源对其进行供电，氢浓度传感器通过恒流源连接到示波器上。进一步的，所述管路单元包括波纹管，通过连接件连接而成。进一步的，所述喷头底座单元由一个高精度升降台和一个高精度旋转台构成，旋转台在水平方向上调整的角度范围0°～360°，在竖直方向上调整的角度范围0°～180°。进一步的，所述氢浓度传感器支撑单元是一套支撑杆件，采用焊接方法进行安装，每个支撑杆预留有安装传感器的螺纹。另一方面，本专利技术还公开一种私家车库氢泄漏模拟试验方法，基于上述的私家车库氢泄漏模拟试验装置，包括以下步骤，浓度传感器通过支撑杆上预留的螺纹固定在支撑杆上，恒流源对其进行供电，氢浓度传感器通过恒流源连接到示波器上，浓度传感器采集到的信号通过示波器转换为电信号，所述控制器发出同步TTL电平信号，同时触发高压储氢罐瓶头阀上的电磁发，示波器、电脑数据采集软件，确保电磁阀打开的同时氢浓度传感器采集氢气浓度；高压氢气储罐泄漏浓度分布测试试验具体包括以下步骤：1)高压储氢罐氢气泄露实验准备就绪，碳纤维储氢罐电磁阀处于切断状态；2)安装上特定管径的喷嘴并利用高精度升降台和旋转台调整好喷嘴角度；3)通过控制器触碳纤维储氢罐电磁阀，电脑数据采集软件，则气体会沿着管路经过喷嘴泄放到车库内并开始扩散；5)随着实验的进行，碳纤维储氢罐内的压力逐渐降低，车库内的氢气浓度分布也随之改变。由上述技术方案可知，本专利技术的一种私家车库氢泄漏模拟试验装置通过一个高精度升降台和一个高精度旋转台控制氢气泄漏方向，以及不同孔径大小的喷头调整喷嘴的大小。本专利技术适用于不同角度下高压氢气泄漏后氢气浓度场测试，高压氢气泄放的角度可调，以便测试车库内不同条件下高压氢气泄漏后氢气浓度分布并评估其危险性。本专利技术的私家车库氢泄漏模拟试验装置有益技术效果体现在以下方面：(1)私家车库氢泄漏模拟实验装置为车库氢安全基础研究和防控关键技术与装备研发提供重要的基础平台；(2)喷头单元的角度由一个高精度的旋转台和一个高精度的升降台控制。旋转台在水平方向上调整的角度范围0°～360°，在竖直方向上调整的角度范围0°～180°。(3)私家车库氢泄漏模拟实验装置研发主要面向国家对氢安全的重大需求，解决车库氢能安全技术与产品的“卡脖子”问题；(4)快速发展氢能产业的同时，私家车库氢泄漏模拟实验装置的研发，可促进氢能源汽车等的安全运营，降低经济损失和人员伤亡，进一步可降低社会风险。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为车库和汽车模型图；图3为传感器支架系统图；图4为传感器支架位置图；图5为喷头底座系统图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，本实施例所述的私家车库氢泄漏模拟试验装置，包括试验车库系统、高压氢气泄放系统和浓度测试系统。所述试验车库系统由一间私家车库1和一辆三厢汽车2构成。所述高压氢气泄放系统是高压气瓶单元3、管路单元4和喷头单元5构成。所述高压气瓶单元3是由瓶体和瓶头阀构成，瓶头阀上又集成有电磁阀，由远程传输指令控制电磁阀开关。所述管路单元4主要由波纹管，通过连接件连接而成。所述喷头单元5由不同口径组成的不锈钢管喷嘴和底座单元构成，所述喷头底座单元由一个高精度升降台和一个高精度旋转台构成。利用私家车库和私家车进行测试，所述喷头系统可根据需求安装不同孔径的喷嘴。可以测试不同孔径喷嘴储氢罐发生泄漏后的氢气浓度场。旋转台在水平方向上调整的角度范围0°～360°，在竖直方向上调整的角度范围0°～180°。所述浓度测试系统由氢浓度传感器支撑单元6、浓度传感器、恒流源7、同步控制器和示波器8构成。所述浓度传感器支撑单元是一套支撑杆件，采用焊接方法进行安装，每个支撑杆预留有安装传感器的螺纹。浓度传感器支架系统可以根据需求设置在私家车库里的任意位置，可对车库中的氢气浓度场进行测定。浓度传感器为高灵敏度氢浓度传感器由芯片和PCB基座构成，所述芯片由一片氮化硅薄膜、一个中央加热片和一个温度测量传感器组成。工作时，浓度传感器通过支撑杆上预留的螺纹固定在支撑杆上，恒流源对其进行供电，氢浓度传感器通过恒流源连接到示波器上。浓度传感器采集到的信号通过示波器转换为电信号。所述控制器发出同步TTL电平信号，同时触发高压储氢罐瓶头阀上的电磁发，示波器、电脑数据采集软件，确保电磁阀打开的同时氢浓度传感器采集氢气浓度。高压氢气储罐泄漏浓度分布测试试验主要包括以下步骤：1)如图1到图5所示，上述高压储氢罐氢气泄露实验准备就绪，IV型碳纤维储氢罐电磁阀处于切断状态；2)安装上特定管径的喷嘴并利用高精度升降台和旋转台调整好喷嘴角度；3)通过控制器触本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种私家车库氢泄漏模拟试验装置，包括试验车库系统、高压氢气泄放系统和浓度测试系统，其特征在于：/n所述试验车库系统为一间私家车库(1)和一辆三厢汽车(2)；/n所述高压氢气泄放系统包括高压气瓶单元(3)、管路单元(4)和喷头单元(5)；/n所述高压气瓶单元(3)是由瓶体和瓶头阀构成，瓶头阀上又集成有电磁阀，由远程传输指令控制电磁阀开关；/n所述喷头单元(5)由不同口径组成的不锈钢管喷嘴和底座单元构成；/n所述浓度测试系统包括氢浓度传感器支撑单元(6)、浓度传感器、恒流源(7)、同步控制器和示波器(8)构成；/n浓度传感器固定在支撑杆上，恒流源(7)对其进行供电，氢浓度传感器通过恒流源连接到示波器上。/n

【技术特征摘要】
1.一种私家车库氢泄漏模拟试验装置，包括试验车库系统、高压氢气泄放系统和浓度测试系统，其特征在于：
所述试验车库系统为一间私家车库(1)和一辆三厢汽车(2)；
所述高压氢气泄放系统包括高压气瓶单元(3)、管路单元(4)和喷头单元(5)；
所述高压气瓶单元(3)是由瓶体和瓶头阀构成，瓶头阀上又集成有电磁阀，由远程传输指令控制电磁阀开关；
所述喷头单元(5)由不同口径组成的不锈钢管喷嘴和底座单元构成；
所述浓度测试系统包括氢浓度传感器支撑单元(6)、浓度传感器、恒流源(7)、同步控制器和示波器(8)构成；
浓度传感器固定在支撑杆上，恒流源(7)对其进行供电，氢浓度传感器通过恒流源连接到示波器上。


2.根据权利要求1所述的私家车库氢泄漏模拟试验装置，其特征在于：所述管路单元(4)包括波纹管，通过连接件连接而成。


3.根据权利要求1所述的私家车库氢泄漏模拟试验装置，其特征在于：所述喷头底座单元由一个高精度升降台和一个高精度旋转台构成，旋转台在水平方向上调整的角度范围0°～360°，在竖直方向上调整的角度范围0°～180°。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王昌建，芮圣超，黄锐，刘世学，赵卫平，廖火生，
申请(专利权)人：合肥工业大学，中广核研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34