1.背景介紹
當前,世界能源結構趨于多樣化.在低碳背景下，液化天然氣（LNG）和液氫（LH2）等清潔綠色燃料占據了更大的比例。這些液態(tài)燃料由于儲存環(huán)境溫度比大氣壓下的沸點(diǎn)高，這些低溫燃料也被稱(chēng)為過(guò)熱液體。在工業(yè)應用中，它們在運輸過(guò)程中通常儲存在高壓罐和管道中。但是，當這些管道或儲罐因腐蝕、材料損壞或操作錯誤而損壞，易燃易爆液體通常會(huì )從裂縫中泄漏。典型的泄漏和擴散過(guò)程如圖1所示。如果泄漏持續發(fā)展，會(huì )產(chǎn)生二次事故，因此關(guān)于液態(tài)氣體泄漏的研究非常必要。
圖1 儲罐中危險的低溫液體泄漏示意圖
2.研究?jì)热?/strong>
西南石油大學(xué)科研團隊研究過(guò)熱度和射流壓力對泄漏特性的影響，相應的液氮（LN2）泄漏實(shí)驗在不同的條件下進(jìn)行。在本研究中，矩形噴嘴用于模擬典型釋放場(chǎng)景中的裂紋。還研究了射流模式的演化過(guò)程。三種噴射模式，包括機械分解射流，部分閃光射流和完全閃轉射流。
圖2 實(shí)驗系統示意圖
噴嘴在實(shí)驗過(guò)程中實(shí)時(shí)參數包括壓力、溫度和質(zhì)量流量由數據采集系統收集.采用千眼狼M220款高速攝像機捕獲射流形態(tài)。
3.研究結論
結果表明：射流角隨過(guò)熱度的增加而增大；在高過(guò)熱度下，射流壓力對射流角度的影響更大。當過(guò)熱度降低時(shí)，其對射流角度的影響減小。泄漏質(zhì)量流量隨過(guò)熱度的增加而下降，隨射流壓力的增加而上升。
圖4顯示了射流形態(tài)在整個(gè)過(guò)程中的瞬態(tài)演變。射流形態(tài)在0.25s時(shí)膨脹，由于流體動(dòng)力學(xué)的不穩定性和熱非平衡性，射流形態(tài)顯示出強烈的脈沖。在此過(guò)程中，LN2吸熱液相急劇轉變?yōu)闅庀唷Ｉ淞餍螒B(tài)處于膨脹、收縮和再膨脹的動(dòng)態(tài)狀態(tài)。
4.行業(yè)應用總結
在低碳的倡議下，清潔的液態(tài)燃料愈發(fā)重要，液態(tài)燃料儲存需要低溫高壓，在常溫狀態(tài)下使用時(shí)瞬間氣化，過(guò)程速度之快必須要用高速攝像機進(jìn)行協(xié)助觀(guān)測研究。同時(shí)，千眼狼高速攝像機在類(lèi)似的場(chǎng)景，如霧化、煙霧顆粒、微液滴、農藥噴灑等領(lǐng)域積累了大量豐富的案例，為廣大科研工作者提供助力。（文章摘自Kang Cena, Yixi Wanga, Wenqiang Fanc, Yanling Yanga, Minxue Dai《Experimental study on the flow characteristics during liquidnitrogen leakage》）。
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