Critical conditions of hydrogen-air detonation in partially confined geometry

Wojciech Rudy , Mike Kuznetsov , Rafał Porowski , Andrzej Teodorczyk , Joachim Grune , Karsten Sempert

Abstract

This work presents the results of the large scale experiments with detonation propagating in hydrogen-air mixtures in partially confined geometries. The main aim of the work was to find the critical conditions for detonation propagation in semi-confined geometries with uniform and non-uniform hydrogen-air mixtures. The experimental facility consisted of rectangular 9 × 3 × 0.6 m channel open from the bottom, acceleration section and test section, safety vessel, gas injection and data acquisition system. Sooted plates technique was used as a witness of the detonation. The rectangular channel was placed in a 100 m3 safety vessel. For uniform hydrogen-air mixtures experiments with four different channel heights h were performed: 8, 5, 3 and 2 cm. The critical hydrogen-air mixture height h for which the detonation may propagate in a layer is close to the 3 cm which corresponds to approximately three detonation cell sizes. For non-uniform hydrogen-air mixture with hydrogen concentration slope equal approximately -1.1%H2/cm the critical hydrogen concentration at the top of the layer is approximately equal 26% and the mean detonation layer height is close to the 8.5 cm corresponding to the hydrogen concentration at the bottom of the layer approximately equal 16-17%.
Author Wojciech Rudy (FPAE / IHE)
Wojciech Rudy,,
- The Institute of Heat Engineering
, Mike Kuznetsov - [Karlsruhe Institute of Technology]
Mike Kuznetsov,,
-
-
, Rafał Porowski (FPAE / IHE)
Rafał Porowski,,
- The Institute of Heat Engineering
, Andrzej Teodorczyk (FPAE / IHE)
Andrzej Teodorczyk,,
- The Institute of Heat Engineering
, Joachim Grune - [IDS Scheer AG]
Joachim Grune,,
-
-
, Karsten Sempert - [IDS Scheer AG]
Karsten Sempert,,
-
-
Journal seriesProceedings of the Combustion Institute, ISSN 1540-7489
Issue year2013
Vol34
No2
Pages1965-1972
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishdetonacja wodorowo-powietrzna, częściowo ograniczona geoemtria, gradient mieszaniny, warunki krytyczne, detonacja w warstwie gazu
Keywords in EnglishCritical conditions; Gas layer detonation; Hydrogen-air detonation; Mixture gradient; Partially confined geometry
ASJC Classification1606 Physical and Theoretical Chemistry; 2210 Mechanical Engineering; 1500 General Chemical Engineering
Abstract in PolishPraca ta prezentuje wyniki eksperymentalne w dużej skali z detonacja propagującą w mieszaninie wodorowo-powietrznej w częściowo ograniczonej geometrii. Głównym celem pracy było znalezienie warunków krytycznych dla detonacji propagującej w półotwartych przestrzeniach wypełnionych jednorodną jak i niejednorodną mieszaniną wodorowo-powietrzną. Stanowisko badawcze składało się z prostokątnego kanału o wymiarach 9x3x0.6 m otwartego od dołu, sekcji napędzającej oraz testowej, zbiornika bezpieczeństwa, systemu wprowadzania gazu oraz układu akwizycji danych. DO pomiaru wielkości komórek detonacyjnych wykorzystano metodę okopconej folii. Kanał badawczy umieszczony był w 100m3 zbiorniku bezpieczeństwa. Dla jednorodnych mieszanin wodorowo-powietrznych przeprowadzono cztery eksperymenty dla różnych wysokości kanału h: 8, 5, 3 oraz 2 cm. Warunek krytycznej wysokości kanału h* dla którego detonacja może nadal propagować w warstwie jest wysokość ok. 3 cm, co odpowiada w przybliżeniu 3 szerokościom komórki detonacyjnej. W przypadku mieszanin niejednorodnych z gradientem o wartości ok. -1.1 %H2/cm krytycznym stężeniem wodoru w górnej części warstwy jest wartość ok. 26%, a średnia wysokość warstwy wynosi ok. 8.5 cm co odpowiada koncentracji wodoru na dole warstwy na poziomie 16-17%.
DOIDOI:10.1016/j.proci.2012.07.019
URL http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1540748912003112
Languageen angielski
Score (nominal)40
Score sourcejournalList
ScoreMinisterial score = 40.0, 28-02-2020, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 40.0, 28-02-2020, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Citations = 12; Scopus Citations = 13; GS Citations = 22.0; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2014 = 2.973; WoS Impact Factor: 2013 = 3.828 (2) - 2013=3.688 (5)
Citation count*27 (2020-09-17)
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?