Determining the fireproof limit for the heat protective coating of the gas generator in a hydrogen storage and supply system

Abstract

Роботу присвячено проблемі запобігання пожеж в системах зберігання і експлуатації водню. Предметом дослідження є властивості теплозахисного покриття газогенератора системи зберігання та подачі водню. В якості такої властивості використовується межа вогнестійкості. Сукупність теплозахисного покриття і стінки газогенератора розглядається як термодинамічна система, яка має два входи. Сигнал на одному вході відображає вплив теплових чинників пожежі, а сигнал на другому вході відповідає тепловому стану порожнини газогенератора. Побудовано математичний опис такої термодинамічної системи, який представлено в операторній формі із використанням інтегрального перетворення Лапласа. Особливістю такого математичного опису є те, що він включає гіперболічні функції ірраціонального аргументу. Здійснено апроксимацію математичних моделей термодинамічної системи і показано, що ці моделі, які є передаточними функціями, належать до дробово-раціональних функцій із поліномами Гурвіца третього порядку. Точність апроксимації складає 3,8%. Одержано вираз для реакції термодинамічної системи за умови, що вплив теплових чинників пожежі описується довільною функцією часу, а тепловий стан порожнини газогенератора описується функцією Хевісайда. Для побудови цього виразу використовується теорема Бореля та допоміжні функції, параметрами яких є параметри коренів алгебраїчного рівняння Гурвіца. Наведено приклади визначення межі вогнестійкості теплозахисного покриття газогенератора системи зберігання та подачі водню для характерних умов її експлуатації. Показано, що межа вогнестійкості такого покриття складає 462,8 с при критичній температурі 320°С за умов, що вплив теплових чинників пожежі має лінійний характер (узагальнена швидкість зміни температури складає 2,0°С·с-1). При цьому тепловий стан порожнини газогенератора є стаціонарним і характеризується температурою 60°C.