TPED、ADR 与 MEGC 的关系总结

大家好，今晚我带大家看一下空气产品公司所做的安全研究；PART 01 开篇：这篇文章到底在做什么 Hydrogen jet explosion: New tests, blast, and fireball models 这篇文章 2026 年发表在 Process Safety Progress ，是空气产品公司 + BakerRisk 合作的 氢气安全领域核心试验研究 。它解决的核心问题： 氢气喷射延迟点火，到底在什么条件下会爆炸？爆炸冲击波多大？火球会不会往下掉？ PART 02 研究背景（为什么要做） 1. 工业场景 氢气在排空、泄漏时， 不会一喷出来就着火 ，会先和空气混合，形成可燃云团， 延迟一段时间再点火 ，这叫 延迟点火 Delayed Ignition 。 2. 过去的认知（错的） 只有 高压壅塞流（超音速） 氢气射流才会爆炸 低压、低速、低温氢气不会产生危险爆炸 火球只会向上飘，不会往下扩散 3. 实际事故 / 现象 真实试验发现： 低压、非壅塞、低温氢气延迟点火，照样会炸，而且火球向下扩散！ 4. 研究缺口 缺少低压 / 低温 / 亚音速下的系统试验数据 没有能同时算 冲击波 + 火球 的工程模型 排空管高度、安全距离设计缺乏依据 PART 03 试验方案 1. 试验规模 总共 20 多次氢气射流延迟点火试验 地点：美国 BakerRisk 野外试验场 2. 试验变量 温度：常温氢（246–279 K）、低温氢（115–190 K） 马赫数： 0.1 ~ 1.2 （低速→高速，非壅塞→壅塞） 喷嘴：2、3、4、8 英寸 点火延迟：3s / 6s / 8s / 11s 3. 测量内容 爆炸冲击波超压 （压力传感器） 火球尺寸、向下扩散距离 （热成像 + 高速摄像） 风速、温度、流量等环境参数 4. 试验装置 氢气从储罐 → 流量计 → 垂直向上喷 → 延迟点火 → 测爆炸与火球。 PART 04 试验结果 （一）爆炸冲击波结果 1. 马赫数的影响（最颠覆） 马赫数 0.1 ~ 1.2 全部能爆炸！ 超压随马赫数上升， 到 0.5 之后基本不变 结论： 不是只有超音速才会炸，低速低压照样炸！ 2. 温度的影响 常温氢、低温氢（-100℃级别） 爆炸超压几乎一样 结论： 低温氢气并不更安全，同样会剧烈爆炸 3. 点火延迟的影响 延迟 > 1 秒后， 超压基本不变 因为氢气和空气混合极快，1 秒内就形成可爆云 工程意义： 只要延迟 > 1 秒，就按最严重情况算 （二）火球结果 火球不往上飘，反而向下扩展！ 会延伸到喷口下方几米，直接威胁地面人员。 2. 为什么向下掉？ 氢气喷出来形成湍流可燃云 点火后火焰极速加速，产生 冲击波 冲击波把高温燃气 向下推 所以火球向下扩散 3. 火球几何特征 火球长径比 Lf/Df ≈ 3 大部分试验火球都下探到喷口下方 高马赫数偶尔不下掉，但改变点火位置就会掉 PART 05 模型建立：JetEx 模型 作者把试验结果变成了 工程师直接能用的模型 ，叫： JetEx 模型 它包含两部分： 冲击波超压模型 火球尺寸模型 1. 冲击波模型（分段计算） Ma ≥ 0.5：沿用过去高压模型 Ma ≤ 0.2：用 BASF 半经验公式 0.2 < Ma < 0.5：线性插值 输入：流量、喷嘴直径、距离输出：爆炸超压 2. 火球模型（新开发） 步骤： 先算氢气扩散云团体积 用燃烧膨胀比 σ 算燃烧后体积 用 Lf/Df=3 算火球长度、直径 给出火球 下探距离 最终给出一个 简单关联式 ，不用 CFD 就能算。 PART 06 模型验证（和试验、CFD 对比） 1. JetEx vs 试验 JetEx 整体 偏保守 ，适合安全设计 趋势完全一致 2. CFD（FLACS）vs 试验 CFD 能复现爆炸超压 能复现火球向下扩散 火球中心取 22% H₂ 时最准 结论 JetEx 简单、快速、可靠，可直接用于工程设计。 PART 07 全文最终结论 氢气射流延迟点火在 马赫数 0.1~1.2、常温 / 低温 均可产生显著爆炸。 爆炸超压在 Ma>0.5 后趋于稳定。 火球会 向下扩展 ，是重大安全隐患。 建立的 JetEx 模型 可准确预测冲击波与火球尺寸。 可为排空管高度、安全距离、风险评估提供依据 来源：气瓶设计的小工程师