氢安全工程基础


介绍氢安全的重要作用、氢的性质与危险性、氢安全标准法规以及氢安全工程的框架，然后较为系统地讲解了氢安全领域中氯气未点燃的泄漏、氢气在有限空间中的扩散、氢气混合物的点燃、微焰、射流火焰、氢气的爆燃和爆轰、安全策略和缓解技术，其中氢安全的主要现象和危害行为是本书的重点。

氢安全工程基础

[英]弗拉基米尔·莫尔科夫(Vladimir Molkov)著

吕洪 周伟 张存满 李争 沈亚皓 梁阳 译


本书由英国阿尔斯特大学弗拉基米尔·莫尔科夫教授编写，展示了氢安全技术的最新进展，凝练了氢安全工程的核心内容，精选汇总了大量经典案例，图文并茂，可读性强。全书共12章，首先较为扼要地介绍了氢安全的重要作用、氢的性质与危险性、氢安全标准法规以及氢安全工程的框架，然后较为系统地讲解了氢安全领域中氯气未点燃的泄漏、氢气在有限空间中的扩散、氢气混合物的点燃、微焰、射流火焰、氢气的爆燃和爆轰、安全策略和缓解技术，其中氢安全的主要现象和危害行为是本书的重点。
本书的目的在于传播氢安全知识，供氢能相关领域的读者参考，如技术开发人员、安全工程师、政策制定者和投资者等，本书也可以用作普通高等院校氢能相关专业的教材。
北京市版权局著作权合同登记图字:01-2020-5845
图书在版编目(CIP)数据
氢安全工程基础/(英)弗拉基米尔·莫尔科夫(Vladimir Molkov)著:吕洪等译.-北京:机械工业出版社，2021.6
书名原文:Fundamentals of Hydrogen Safety Engineering ( 1 ，I) ISBN978-7-111-68030-7
1.1氢... .1弗..2吕... Ⅲ.1氢能-安全管理-高等学校一教材V1TK911
中国版本图书馆CIP 数据核字(2021)第068457号
机械工业出版社(北京市百万庄大街22号邮政编码100037)策划编辑:何士娟责任编辑:何士娟徐霆责任校对;潘蕊责任印制:常天培北京宝隆世纪印刷有限公司印刷2021 年8 月第1 版第1次印刷
184mmx260mm，15.5印张·403千字
0001--2500册    
标准书号:ISBN978-7-111-68030-7
定价:159.00元
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坚定地走绿色低碳循环发展道路，实现碳中和，是实现我国高质量发展和建设现代化强国的必然选择，是积极推动构建人类命运共同体的大国担当。我国的能源转型之路就是由高碳向低碳转型低碳再向无碳转型，氢能将有助于我国实现碳达峰与碳中和目标。我国氢能与燃料电池汽车产业已经进人市场导人期，并呈现出快速发展的态势。截至2020年年底，我国燃料电池汽车累计销量为7279辆，我国投人运行的加氢站数量达到60座左右，优势地区示范运行车辆的类型和范围不断扩大，加氢基础设施网络初具雏形。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》2025年我国燃料电池汽车保有量将达10万辆，加氢站数量达1000座;2035年燃料电池汽车保有量达到100万辆，加氢站数量达5000座。然而在2019年，美国、韩国和挪威相继发生氢安全事故，引发了业界对氢能与燃料电池汽车产业健康发展的担忧和对氢能利用安全技术研究的重视与关注。氢安全贯穿氢气的生产、储运、加注、应用终端等环节，是氢能产业健康发展的首要保障。
氢气易燃易爆的特性决定了其具有危险品的属性，我们在氢能利用的过程中，对于氢安全问题，既不要“谈氢色变”，也不要以“氢气不存在安全问题”的观点误导公众。与其他技术一样低估氢能与燃料电池产品的安全问题以及往后可能发生的事故，都将带来灾难性的后果，并会因此推迟商业化进程。如何科学正确地认识氢能利用中的安全问题，系统地了解氢气事故演变的机理，建立与氢燃料电池应用和氢基础设施相关的氢安全工程实施框架，是当前亟待解决的问题。
弗拉基米尔·莫尔科夫教授毕业于莫斯科物理技术学院，现任阿尔斯特大学(Ulster University)建筑环境学院氢气安全研究所所长，是国际著名的氢安全专家。他创立的氢安全工程与研究中心(HySAFER)，是全球氢安全研究和教育的主要提供者之一。《氢安全工程基础》是目前该领域内权威的系统全面介绍氢安全知识的书籍。本书详细介绍了氢安全的重要作用、氢气的性质与危险性、氢安全标准法规以及氢安全工程的框架，系统地讲解了氢安全领域氢气的泄漏、扩散、点燃微焰、射流火焰、爆燃和爆轰的理论知识，并结合相关案例、标准规范进行讲解，使人能够更加深刻地理解现行标准规范的理论基础和现实作用，为氢安全工程应用拓展了思路。本书对从事氢能与燃料电池专业领域研发的工作者来说是非常实用和方便的参考书;本书可以较好地传播氢安全知识，适合对氢能领域感兴趣的政策制定者和投资者阅读;本书也可以作为高校教材。
本书由同济大学汽车学院吕洪组织翻译，周伟、张存满、李争、沈亚皓和梁阳共同参与完成本书的翻译与校稿工作，全书由吕洪统稿、审阅和校对。此书翻译工作得到了中国汽车工程学会和英美资源贸易(中国)有限公司的大力支持，在此对他们表示衷心的感谢
本书介绍的氢安全工程涉及物理、化学、机械、传热、流体力学、燃烧学等多学科，相关知识范围很广，由于我们能力有限，译本中难免出现不准确甚至错误的地方，欢迎广大读者朋友们随时提出宝贵的意见和建议，在此表示诚挚的谢意。
译者
2020年12月于上海
译者序
第1章    氢安全的重要作用    
1.1 氢气在能源领域的应用 ....................................
1.2公众对氢技术的认知.......................
1.3氢安全的重要性.......................................
1.4危险、风险、安全................................
1.5 氢安全的研究进展.......................................
1.6 氢安全工程的核心内容和范围..........................
1.7 新兴的氢安全工程专业......................................
1.8知识缺口与未来发展..................
第2章    氢的性质与危险性.....    ...
2.1物理与化学性质...........................................
2.2燃烧特性........................................................
2.3与其他燃料的比较............................................
2.4健康危害...................................
2.5结语 ..............................    ..
第3章    法规、规范、标准和氢安全工程...
第4章    氢安全工程:框架和技术子体系...................    
4.】柜架...................................................
4.2技术子系统 .....................    ....
第5章    未点燃的泄漏....
5.1膨胀和欠膨胀气流 .......................................
5.2欠膨胀射流理论 ...................
IV
目录
5.3动量主导射流中浓度衰减的相似定律 .....................
5.4过渡射流和浮力控制射流的浓度衰减....................    
第 6 章    氢气在有限空间中的扩散    .....
6.1 渗透氢在车库中的扩散 ............
6.2压力峰值现象 .............    
第7章    氢气混合物的点燃................    .....
7.1 氢气点火机制概述 ....................................
7.2瞬时泄漏的自燃现象 ..............
第8章    微焰    .....................
8.I猝熄和吹熄极限.................
第9章    射流火焰.......................
9.1氢气射流火焰与安全问题简介 ...........
9.2 氢气射流火焰研究的历时性概述 ....................
9.3 基于弗劳德数的关联式的不足............................
9.4    相似性分析和量纲关联式....................................
9.5射流火焰吹熄现象.....................................................
9.6新型无量纲火焰长度关联式 ................................
9.7    火焰尖端位置和等效未点火射流浓度 ..........
9.8氢气泄漏的间隔距离 ..........................................
9.9 喷嘴形状对火焰长度的影响.....
9.10附壁射流对火焰长度的影响 ................    
9.11 氢气射流火焰的压力效应.......
9.12结语 ........
第10 章    爆燃...........................
10.1 爆燃和爆轰的一般特征
关于氢气-空气混合气体中爆燃转爆轰现象的一些观察.........
10.3爆燃泄放 .........................
10.4大型爆燃的大涡模拟 ...............
第11章    爆轰 .................
11.1直接爆轰...................
11.2氢气-空气爆轰大涡模拟.......
氢安全工程基础
第 12 章    安全策略和缓解技术...    
12.1燃料电池系统本质安全设计 ................
12.312.2 氢释放不良后果的缓解降低高支管的间隔距离.
12.4屏障的缓解作用 .............
12.5    减缓爆燃转爆轰过程..................    
12.6    防止燃料电池内发生爆燃转爆轰现象    
12.7氢检测和传感器 ...............
后    记    
鸣    谢    
附    录    术语表..........    
参考文献