Dissertação
{pt_PT=Auto-ignition of spontaneous hydrogen leaks} {} EVALUATED
{pt=Com o aumento da procura por combustíveis mais limpos para substituir os de origem fóssil, o interesse pelo hidrogénio tem vindo a aumentar radicalmente no decorrer do último século em todo o tipo de indústrias. Com isto, vários problemas e preocupações têm vindo a aparecer devido ao facto de que ainda se sabe pouco acerca deste gás incolor, inodoro e facilmente inflamável. Esta tese tem como principal objetivo o estudo de ignição espontânea de uma fuga de hidrogénio. Para melhor analisar este caso particular e para melhor perceber o fenómeno da ignição espontânea de fugas inesperadas de hidrogénio a alta pressão, um estudo numérico aliado a simulação CFD foi levada a cabo para melhor perceber o que acontece quando o hidrogénio e o ar reagem no local de fuga. A modelação CFD involve um tubo de choque em que o hidrogénio, a alta pressão, está separado do ar atmosférico por um diafragma. Analisando os resultados conclui-se que, devido às diferenças de pressões do hidrogénio e do ar, no caso do diafragma rebentar, o fluxo de combustível pode criar uma onda de choque transiente dentro do tubo, originando um aquecimento que permite a ignição do hidrogénio. Para além disto, foi possivel concluir que quanto mais comprida for a geometria que leva o hidrogénio a entrar em contacto com o ar atmosférico mais fraca se torna a mistura não permitindo a sua ignição mesmo que a temperatura seja alta o suficiente. , en= With the increasing search for cleaner fuels to replace fossil, interest in hydrogen has spiked during the last century in all sorts of industries. With that several issues and concerns started to appear given that so little is known about the handling of this odourless, colourless and easily flammable gas. This thesis is devoted to the study of the self-ignition of hydrogen leaks. In order to analyse this particular case and to understand the physical phenomena behind spontaneous ignition of sudden high-pressure hydrogen releases, analytical calculations and a CFD simulation was carried out in order to understand what happens inside the hole where hydrogen is mixed with air. The modelling involved a shock tube where high-pressure hydrogen was separated from the atmospheric air by a rupture disk. It was concluded that due to the high-pressure difference of the fuel to the atmosphere, a sudden release of the fuel could lead to a transient shock wave inside the tube that could, through the mixing of shock-heated air and cold expanding hydrogen, ignite and form a flame still on the inside of the tube as the temperatures reached would be higher than the spontaneous ignition temperatures. It was also found that if the downstream geometry of the hole is too long, even if the temperatures are high enough that the spontaneous ignition temperature is reached, the mixture will become lean leading to no ignition of the mixture. }
novembro 5, 2020, 10:0
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