氢能源汽车70 MPa储氢瓶安全泄放特性分析

针对氢能源汽车紧急状态下高压储氢瓶快速泄放的安全要求,建立了基于R-K状态方程的车载高压储氢瓶及其安全泄放阀回路的数学模型,分析了储氢瓶安全泄放阀回路泄放过程的特性,并与火烧试验的测试结果进行了对比。研究结果表明,压力70 MPa、容积57 L的储氢瓶,采用理想气体状态方程和R-K状态方程计算得到的储氢质量与实测结果的误差分别为41.35%、5.26%,理想气体状态方程不适用于高压气体;采用数学模型和CFD仿真模型得到的泄放时间理论结果与实测结果的误差分别为8.39%、4.89%;安全泄放阀回路通道中TPRD泄压装置对流场分布的影响最为显著;高压储氢瓶的出口流量与通道管径呈正相关关系,泄放时间与通道管径呈负相关关系。本文分析结果可作为氢能源汽车车载高压储氢瓶安全泄放阀回路设计和分析的理论依据。