Turbulent combustion of hydrogen in large volumes

Authors


Abstract

The effect of fan-induced turbulence on the combustion of hydrogen-air mixtures has been studied in a 2.3-m diameter sphere over a hydrogen concentration range of 4 to 42% (by volume). Two fans were used to produce the turbulence, which was measured at various locations by hot-wire anemometry.

For low hydrogen concentrations (≤7%), turbulence increases the rate and extent of combustion; for large turbulence intensities the extent of combustion approaches 100%, and combustion times are reduced by factors of 8 to 10 from those observed under quiescent conditions. At high hydrogen concentrations, the effect of turbulence on combustion time is less pronounced than at low hydrogen concentrations. Inclusion of flame-generated turbulence in the theoretical calculations sets an upper bound for the pressure rise, for the purpose of safety assessment.

Abstract

On a étudié l'effet de la turbulence provoquée par un ventilateur, sur la combustion de mélanges hydrogène—air dans une sphère de 2.3 m de diamètre, sur une gamme de concentration d'hydrogène comprise entre 4 et 42% (en volume). On a utilisé deux ventilateurs pour produire la turbulence que l'on a mesurée en divers points par anémomérie à fil chaud.

Pour les faibles concentrations d'hydrogène (≤7%), la turbulence augmente la vitesse et le degré de la combustion; pour les fortes intensités de turbulence, le degré de combustion approche 100% et les temps de combustion décroissent par des facteurs de 8 à 10 par rapport à ceux observés dans les conditions au repos. Aux concentrations d'hydrogène élevées, l'effet de la turbulence sur les temps de combustion est moins prononcé que pour les faibles concentrations d'hydrogène. L'inclusion, dans les calculs théoriques, d'une turbulence produite par la flamme, fixe une limite supérieure à l'augmentation de la pression, utile pour evaluer les risques.

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